"乾坤大挪移"，FPGA工程师七层技术修炼之道

如何成长为一个合格的FPGA工程师？

武林中，乾坤大挪移有七层的修炼境界，FPGA工程师技术修炼之路也是如此。

第一层：熟悉代码，能做仿真。

作为FPGA初级工程师，首先应该要会写veriog代码，会写testbench。会用modelsim或者VCS仿真工具。能够写模块级别的代码，能够仿真，算是精通第一层。

虽然第一层看似简单，但是修炼不好就会影响进阶之路，主要是verilog设计基本功，电路模块设计思想，而不是简单凑时序。代码编程质量以及设计的高内聚，低耦合的模块划分原则。这一层是后续修炼的基础。

第二层：熟悉架构，能写约束

对于FPGA内部资源如数家珍，能够有效利用FPGA内部资源，例如各种类型的RAM，LUT，BUG，serdes等等。通过熟悉这些知识，工程师可以进行FPGA选型。

根据需要约束设计：

（1）IO的约束：这个相对简单；

（2）时序的约束：这个需要对外部芯片接口时序非常熟悉；

（3）位置的约束：这个需要在布局布线不通时，或者时序比较紧张时，通过位置约束来满足设计需求；

精通此层的人，可以称得上算是会FPGA了，略窥门径，有所小成。

第三层：熟悉接口，能担项目

此层的工程师熟悉掌握XILINX等FPGA的IP。例如PCIE的IP，XDMA， SATA，rapid  IO，Ethernet等等。

可以把XILILNX厂商的用例跑通，可以在用例的基础上，通过添加及修改实现用户需求及功能。

客户有需求，工程师可以很快接手，进行功能分解，完成代码开发，交付项目。

精通此层的人，可以成为FPGA项目负责人。

第四层：定位问题，解决问题

可以通过各种调试解决问题，熟悉使用各种硬件，软件，FPGA内部逻辑分析仪等调试手段。

解决包括且不限于硬件问题，软件问题，FPGA问题。一句话：解决别人解决不了的问题。

在公司里面，大家有FPGA解决不了的问题就找他解决。专业解决各种疑难杂症。

精通此层的人，通常在公司被称为大牛。

第五层：略懂算法，庖丁解牛；

此层境界，可以将某些算法协议，创造性实现在FPGA上。

这些算法协议经常的例子包括：

AI的inference。这种能力可以将AI的python程序变成verilog在FPGA上高效实现。

TCP的offload。这种能力可以将系统kernel级别的C程序，别人不知道如何下手，可以在FPGA上干净利索的实现。

核心指标是在FPGA上能够完成别人搞不定的算法，或者别人达不到的性能。（注意：这个复杂度是AI的性能指标比被人强或者TCP卸载并发数据流比别人多来衡量的，并不是一般的算法实现）

精通此层的人，经常被称为架构师或者技术专家。

第六层：体系结构，软硬划分。

修炼此层境界的人才精通体系结构，实现软硬件划分。熟悉例如kernel，虚拟化，容器，SRIOV，virtIO等。了解如何这些需求和FPGA的硬件能力配合，

精通此层的人，可以实现例如虚拟化OVS卸载，P4协议实现，裸金属云管理，云端AI加速等等。

此层大神可以通过FPGA实现类似DPU的卸载，目前的确也有很多公司做FPGA来实现做DPU。

的确FPGA挺合适来做DPU的，尤其是在DPU功能比较不确定的情况下。ASPLOS 2020阿里案例的裸金属云bm-hypervisor管理网卡，就是FPGA实现（见云端芯片之战-小乌云还是大风暴）。

精通此层的人，可以去技术创业，大公司做研究员，小公司可以做技术总监。

7：第七层：“日盈昃，月满亏蚀”。

乾坤大挪移的第七层，张无忌也没有练成过，

“原来当年创制乾坤大挪移心法的那位高人，内力虽强，却也未到相当于九阳神功的地步，只能练到第六层而止。他所写的第七层心法，自己已无法修炼，只不过是凭着聪明智慧，纵其想象，力求变化而已。张无忌所练不通的那一十九句，正是那位高人单凭空想而想错了的，似是而非，已然误入歧途。” 

电影《苏乞儿》中，周星驰扮演的主人公苏乞儿最后一掌“亢龙有悔”解决掉大boss，悟到了第十八掌是前十七掌的组合。苏乞儿通过这些基本招式的组合成额外的一招，提升了掌法的威力，

通过上述案例，类比一下。

那么，FPGA的第七层，那就是能够融汇贯通前面6层的能力，实现的从顶层到底层全栈能力。

精通此层人，通常被称之为“大神”。

不过大神啥都做，就会比较累

“日盈昃，月满亏蚀”。

把握一个方向，勤于修炼，总能不断精进。

但行好事，莫问前程，心之所向，无问西东。

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