现场可编程逻辑门阵列
现场可编程门阵列（通常简称为FPGA）是一种用于构建可重构数字电路的电子元件。这意味着FPGA与逻辑门不同，因为逻辑门有固定的功能。而FPGA在制造时则有一个不确定的功能。在FPGA能够用于电路之前，必须对其进行编程，即重新配置。
FPGA是可编程逻辑器件或PLD类的集成电路。FPGA是PLD类型中性能最高、最灵活，也是最昂贵的。与其他PLD相比，FPGA的一个缺点是，当电源被拔掉时，FPGA不记得自己的设计。因此，FPGA需要一个单独的配置存储器芯片，用来保存FPGA的设计。当电源还给FPGA时，FPGA的固定部分会从配置存储器芯片中读取配置。FPGA配置好后就可以完成设计赋予它的功能。
FPGA与微处理器或微控制器不同。一个基本形式的FPGA是不能运行软件的。只有当FPGA被赋予一个包含处理器架构的配置时，它才有能力运行软件。
FPGA制造商为Windows提供工程软件，有时也为Linux提供工程软件，以开发FPGA的设计。设计通常以人类可读的计算机文件编写，称为硬件描述语言(HDL)，最流行的是VHDL和Verilog。最流行的是VHDL和Verilog。硬件描述语言与编程语言有很强的可比性。但HDL的意图是设计数字逻辑电路，而编程语言则是设计软件。
FPGA工程软件必须将抽象的HDL代码转化为所选FPGA中可用的逻辑元素。这就是所谓的逻辑综合。然后进行一个放置和路由的过程，将逻辑元素在FPGA中定位。其结果是一个可以编入FPGA或配置存储器的位文件。这通常是通过连接到FPGA的JTAG端口的USB编程器来完成的。
由于FPGA是一个集成电路，FPGA制造商可以决定增加其他常用的集成电路部件。这些固定的部件被称为内核。例如，这些都是以太网控制器，甚至是一个完整的处理器架构。对于不同的细分市场，如国防、医疗、通信和机器人，FPGA制造商试图添加最有价值的一组附加核。
内部结构
FPGA一般建立在可编程逻辑元件和可编程互连的基础上。逻辑元件的一个构建模块是可编程查找表（LUT）。一个LUT可以被编程为在给定输入值的情况下输出任何值。通过这种方式，LUT可以被编程为具有相同数量输入和输出的任何类型的逻辑。例如，一个2输入、1输出的LUT可以被编程为模拟2输入的AND、OR、NAND、NOR、XOR等逻辑。该LUT的输出可以使用寄存器保存，也可以连接到其他LUT的输入。使用一个可编程的复用器，可以对FPGA进行编程，选择注册或非注册的输出。这种LUT、寄存器和mux的组合就是逻辑元件的一般结构。
为了将这些逻辑元件连接在一起，使用了通式晶体管。晶体管可以被编程为连接信号或不连接信号，从而使FPGA有能力非常具体地将逻辑元件连接在一起。例如，如果一个逻辑元件的输出将馈送另一个逻辑元件的输入，那么可以通过编程将这两根线连接在一起，并匹配指定的逻辑。在逻辑元件和通式晶体管之间，编译器可以从HDL中获取硬件描述，为逻辑元件创建逻辑，并使用通式晶体管将它们连接在一起。
问题和答案
问：什么是现场可编程门阵列（FPGA）？答：现场可编程门阵列（FPGA）是一种用于构建可重构数字电路的电子元件。它在制造时具有未定义的功能，必须在电路中使用前进行编程，或重新配置。
问：FPGA与逻辑门有什么不同？
答：FPGA与逻辑门不同，因为逻辑门有一个固定的功能，而FPGA在制造时有一个未定义的功能。
问：FPGA是什么类型的集成电路？
答：FPGA是可编程逻辑器件或PLD类别中的一种集成电路。
问：与其他PLD相比，使用FPGA有哪些缺点？
答：与其他PLD相比，使用FPGA的一个缺点是，它们在断电后不能记住自己的设计，因此它们需要一个单独的配置存储芯片来保存设计。它们也比其他类型的PLD更昂贵。
问：如何对FPGA进行编程？
答：为了对FPGA进行编程，工程师使用Windows或Linux的工程软件来开发用硬件描述语言（如VHDL和Verilog）编写的设计。然后，软件将这些代码翻译成选定的FGPA上可用的逻辑元件，并通过放置和路由过程将其定位，从而创建一个位文件，该文件可以被编程到配置存储器中，或者用连接到JTAG端口的USB编程器直接编程到FGPA本身。
问：微处理器和微控制器与FGPA的相似吗？
答：不，微处理器和微控制器与FGPA的不同，因为在其基本形式下，它不能运行软件；只有当给它一个包含处理器架构的配置时，它才有这种能力。
