FPGA 是一堆晶体管，你可以把它们衔接（wire up）起来做出任何你想要的电路。它就像一个纳米级面包板。运用 FPGA 就像芯片流片，可是你只需求买这一张芯片就可以建立不相同的规划，作为交流，你需求支付一些功率上的价值。
从字面上讲这种说法并不对，由于你并不需求重连（rewire）FPGA，它实际上是一个经过路由网络（routing network）衔接的查找表 2D 网格，以及一些算术单元和内存。FPGA 可以仿照恣意电路，但它们实际上仅仅在仿照，就像软件电路仿真器仿照电路相同。这个答案不恰当的当地在于，它过火简化了人们实际运用 FPGA 的办法。接下来的两个界说能更好地描绘 FPGA。
电路仿照是 FPGA 的经典干流用例，这也是 FPGA 最早呈现的原因。FPGA 的要害在于硬件规划是用 HDL 方法编码的，并且买一些廉价的硬件就可以得到和 ASIC 相同的作用。当然，你不行能在 FPGA 和真实的芯片上运用完全相同的 Verilog 代码，但至少它们的笼统规模是相同的。
这是与 ASIC 原型规划不同的一个用例。和电路仿真不同，核算加快是 FPGA 的新式用例。这也是微软最近成功加快查找和深度神经网络的原因。并且要害的是，核算实例并不依赖于 FPGA 和真实 ASIC 之间的联系：开发人员针对根据 FPGA 的加快编写的 Verilog 代码不需求与用来流片的 Verilog 代码有任何的相似性。
这两种实例在编程、编译器和笼统方面存在巨大差异。我比较重视后者，我将其称为「核算 FPGA 编程」（computaTIonal FPGA programming）。我的观点是，现在核算 FPGA 的编程办法都学习了传统的电路仿真编程模型，这是不对的。假如你想开发 ASIC 原型的话，Verilog 和 VHDL 都是正确的挑选。但假如方针是核算的话，咱们可以也应该从头考虑整个仓库。
让咱们开门见山地说吧。FPGA 是一类很特别的硬件，它用来高效履行仿照电路描绘的特别软件。FPGA 装备需求一些底层软件——它是为了 ISA 编写的程序。
这儿可以用 GPU 做类比。在深度学习和区块链盛行之前，有一段时间 GPU 是用来处理图形的。在 21 世纪初，人们意识到他们在处理没有图形数据的核算密集型使命时，也会很多运用 GPU 作为加快器：GPU 规划师们现已构建了更通用的机器，3D 烘托仅仅其间一个运用罢了。
核算 FPGA 遵从了相同的轨道。咱们的主意是要多多运用这一时兴的硬件，当然不是为了电路仿真，而是使用合适电路履行的核算方法。用类比的方法来看 GPU 和 FPGA，则：
为了让 GPU 开展成今日的数据并行加快器，人们不得不从头界说 GPU 输入的概念。咱们曩昔常常以为 GPU 承受独特的、激烈的、特定范畴的视觉作用描绘。咱们完成了 GPU 履行程序，然后解锁了它们真实的潜力。这样的完成让 GPU 的方针从单个运用域开展为整个核算域。我以为核算 FPGA 正处于相似的改动中：
现在还没有针对 FPGA 拿手的根本核算方法的简练描绘。但它和潜在的不规则并行性、数据重用以及大多数静态的数据流有关。和 GPU 相同，FPGA 也需求可以表现这种核算方法的硬件笼统：Verilog 用于核算 FPGA 的问题在于它在初级硬件笼统中作用欠好，在高档编程笼统中的作用也欠好。让咱们经过反证法幻想一下，假如用 RTL（寄存器传输级）替代这些人物会是什么样。
乃至 RTL 专家或许也无法信任 Verilog 是可以高效开发干流 FPGA 的办法。它不会把编程逻辑面向干流。关于经验丰富的硬件黑客来说，RTL 规划似乎是友爱而了解的，但它与软件言语之间的生产力间隔是不行估量的。
事实上，对现在的核算 FPGA 来说，Verilog 实际上便是 ISA。首要的 FPGA 供货商东西链会将 Verilog 作为输入，而高档言语的编译器则将 Verilog 作为输出。供货商一般会对比特流格局保密，因而 Verilog 在笼统层次结构中会处于尽或许低的方位。
把 Verilog 作为 ISA 的问题是它和硬件之间的间隔太远了。RTL 和 FPGA 硬件之间的笼统间隔是巨大的：从传统视点讲它至少要包括组成、技能映射以及布局布线——每一个都是杂乱而缓慢的进程。因而，FPGA 上 RTL 编程的编译/修改/运转周期需求数小时或数天，更糟糕的是，这是一个无法猜测的进程：东西链的深层仓库或许会掩盖 RTL 中的改动，这或许会影响规划功能和动力特性。
好的 ISA 应该直接展现底层硬件未经润饰的真实情况。像汇编言语相同，它其实不需求很便利编程。但也像汇编言语相同，它的编译速度需求非常快，并且成果可猜测。假如想要构建更高档的笼统和编译器，就需求一个不会呈现意外的初级方针。而 RTL 不是这样的方针。
假如核算 FPGA 是特定类算法方法的加快器，那当时的 FPGA 并不能理想地完成这一方针。在这个游戏规则下可以打败 FPGA 的新硬件类型，才或许带来全新的笼统层次结构。新的软件栈应该摒弃 FPGA 在电路仿真方面的遗留问题，以及 RTL 笼统。
