流水线算法定义
Pipelined algorithm definition
我读到 FPGA 适用于并行或可以流水线 的算法。根据定义，什么是可以流水线化的算法？
表示可以将一个任务T拆分成多个步骤T1,T2,...,Tn 和每个这些步骤或多或少是独立的。现在数据首先被注入处理器 P1 执行任务 T1就可以了，一个时间步后P1的结果被转移到P2 其中任务 T2 被执行。重点是那个时候processor P1又可用了，所以你加载下一块需要处理的数据到processor P1。您可以将其与装配线进行比较，其中每个工人（处理器）在一个大型流程中做 his/her 个零件。可以流水线化的进程是高效的，因为处理 n 数据块所需的时间与 n 成比例，但仍然需要相同数量的硬件就好像你只处理一大块数据（显然会有一些开销来组织这个）。
请注意，处理器，我指的不是物理处理器（如 80x86），我只是指可以完成特定工作的设备。是否需要指令集、内存、时钟周期等无关紧要。
并非所有算法都可以流水线化，因为有时数据之间存在 依赖关系，这使得 hard/impossible 让数据在 块中进行处理：你需要所有的数据同时可用，否则你无法处理它（或者至少不能有效地处理）。
正如@Paebbels 所说（见下面的评论）
这样的处理器或处理元件（PE）或处理单元（PU）可以在FPGA中实现。可以将 PE 网络映射到 FPGA 区域，尤其是在需要许多位操作或 2 种数据类型的非幂时。如果需要浮点运算或快速 DRAM 访问，则 FPGA 的性能通常很差。那么 GPU 或标准 CPUs 可能会更快。注意：FPGA 安装在 PCIe 卡上，因此与 CPU 算法相比，即使是 x100 更快的算法也可能更慢，因为延迟或 PCIe 传输速率会吞噬所有优势。
关键是在不大幅增加硬件成本的情况下实现加速。
类比
在我的数字电子课程课文中，他们用自助洗衣店做了类比。假设您想洗衣服。现在显然你不能把所有这些衣服一次放进洗衣机和烘干机里：你需要把它分成十份。
现在假设您有一台既可以用作洗衣机又可以用作烘干机的机器。洗涤和烘干需要两个时间步骤。那么你洗衣服需要二十个时间步，而且你只用一台机器。
一个解决方案是租用十台洗衣机和十台烘干机。将所有衣服放入洗衣机，完成后将所有衣服放入烘干机，两步即可完成。缺点是需要租十台台洗衣机和烘干机
使用流水线的解决方案是租用一台洗衣机和一台烘干机。现在你把第一批衣服放进洗衣机。完成后，您将洗过的衣服放入烘干机，但与此同时，您将下一批衣服放入洗衣机。因此洗衣机和烘干机（处理器）并行工作，但在不同的衣服夹头（数据）上。在每个时间步，您从烘干机中取出衣服，将洗衣机中的衣服放入烘干机中，然后将一批新衣服放入洗衣机中。因此，您将有 11 个时间步长，但只需租用 1 台 台洗衣机和 1 台烘干机。就成本和时间而言，流水线可以是高效的。
我读到 FPGA 适用于并行或可以流水线 的算法。根据定义，什么是可以流水线化的算法？
表示可以将一个任务T拆分成多个步骤T1,T2,...,Tn 和每个这些步骤或多或少是独立的。现在数据首先被注入处理器 P1 执行任务 T1就可以了，一个时间步后P1的结果被转移到P2 其中任务 T2 被执行。重点是那个时候processor P1又可用了，所以你加载下一块需要处理的数据到processor P1。您可以将其与装配线进行比较，其中每个工人（处理器）在一个大型流程中做 his/her 个零件。可以流水线化的进程是高效的，因为处理 n 数据块所需的时间与 n 成比例，但仍然需要相同数量的硬件就好像你只处理一大块数据（显然会有一些开销来组织这个）。
请注意，处理器，我指的不是物理处理器（如 80x86），我只是指可以完成特定工作的设备。是否需要指令集、内存、时钟周期等无关紧要。
并非所有算法都可以流水线化，因为有时数据之间存在 依赖关系，这使得 hard/impossible 让数据在 块中进行处理：你需要所有的数据同时可用，否则你无法处理它（或者至少不能有效地处理）。
正如@Paebbels 所说（见下面的评论） 这样的处理器或处理元件（PE）或处理单元（PU）可以在FPGA中实现。可以将 PE 网络映射到 FPGA 区域，尤其是在需要许多位操作或 2 种数据类型的非幂时。如果需要浮点运算或快速 DRAM 访问，则 FPGA 的性能通常很差。那么 GPU 或标准 CPUs 可能会更快。注意：FPGA 安装在 PCIe 卡上，因此与 CPU 算法相比，即使是 x100 更快的算法也可能更慢，因为延迟或 PCIe 传输速率会吞噬所有优势。
关键是在不大幅增加硬件成本的情况下实现加速。
类比
在我的数字电子课程课文中，他们用自助洗衣店做了类比。假设您想洗衣服。现在显然你不能把所有这些衣服一次放进洗衣机和烘干机里：你需要把它分成十份。
现在假设您有一台既可以用作洗衣机又可以用作烘干机的机器。洗涤和烘干需要两个时间步骤。那么你洗衣服需要二十个时间步，而且你只用一台机器。
一个解决方案是租用十台洗衣机和十台烘干机。将所有衣服放入洗衣机，完成后将所有衣服放入烘干机，两步即可完成。缺点是需要租十台台洗衣机和烘干机
使用流水线的解决方案是租用一台洗衣机和一台烘干机。现在你把第一批衣服放进洗衣机。完成后，您将洗过的衣服放入烘干机，但与此同时，您将下一批衣服放入洗衣机。因此洗衣机和烘干机（处理器）并行工作，但在不同的衣服夹头（数据）上。在每个时间步，您从烘干机中取出衣服，将洗衣机中的衣服放入烘干机中，然后将一批新衣服放入洗衣机中。因此，您将有 11 个时间步长，但只需租用 1 台 台洗衣机和 1 台烘干机。就成本和时间而言，流水线可以是高效的。