FPGA（現場可編程門陣列）是一種可重構的微芯片——已經被證明可以運行一款用C語言編寫的3D光線追蹤游戲，其效率是x86 CPU的50倍，而功耗僅為后者的2%，這可能為未來編程效率的提高指明了道路。

這是由來自阿根廷的開發人員Victor SuarezRovere和來自賓夕法尼亞州的系統工程師Julian Kemmerer所完成的，文末可以下載他們所提供的白皮書PDF。

FPGA采用的是ArtyA7，一款售價約 280 美元的 Xilinx Artix-7100T FPGA 開發板，采用 28 納米工藝，具有 101,440 個邏輯單元（FPGA 的邏輯單元包含可以實現任何邏輯功能的查找表，使芯片具有可編程性），并且它的功耗不到一瓦。它所針對的 CPU是 Ryzen 7 4800H，這是一款基于 7 nm 工藝構建的八核 16 線程筆記本電腦處理器，默認 TDP 為 45W。R7 4700G 目前的售價約為 240 美元。

這款在這兩個截然不同的平臺上運行的游戲名為《spheres VsShapes》，在情節、角色或實際玩法方面似乎沒有太多內容，但確實有很多光線追蹤，比如一個閃亮的金屬球在棋盤般的環境中彈跳，這反映在它閃亮的球形表面上。

兩個平臺都以1080p和每秒50幀的速度渲染游戲，但FPGA使用660毫瓦，而R7需要35W，相差53倍。據推測，如果FPGA使用與CPU相同的7nm工藝，FPGA的功耗可能會降低到110毫瓦。

整個事情的關鍵是Kemmerer發明的Pipeline C 和Suarez。你可以在GitHub上找到它們。"游戲的像素渲染和動畫邏輯是基于浮點和矢量數學運算的。所有的游戲代碼都是用一種簡潔的語法來表達的，可以直接轉化為數字電路。他們在論文中寫道："這個設計目前的目標是一塊具有全高清數字視頻輸出的FPGA板，而且這個工作流程還允許使用未經修改的源代碼在普通PC上實時運行游戲。"這使得開發-測試迭代的速度比傳統的硬件設計工具快得多。對于相同的工作負荷，計算效率比使用現代CPU要好50倍以上，而芯片的體積要小一個數量級。"

"Sphery VsShapes "作為一個圖形演示相當不錯，這意味著未來的編程是更有趣的--特別是當FPGA將開始出現在AMD芯片中。我們計劃將整個系統移植到RISC-V上，并設計一個支持流水線的開源ASIC，這也為微控制器的世界提供了可能性。”這些代碼可以被轉換成邏輯電路，在現成的CPU上運行，或者在微控制器上開發硬件/軟件外設，而無需更改代碼。”Suarez和Kemmerer在結論中寫道。"我們獲得的結果很容易重復，因為材料很容易獲得，而且不貴"。

審核編輯 ：李倩