FPGA实时光追演示：Artix平台效能是锐龙R9-4900H CPU软解的50倍

尽管在传统硬件仿真领域，“可编程逻辑门阵列”（FPGA）的名气要更高一些。但近期一些成功的 FPGA 光追游戏运算演示，再次吸引了许多人的目光，因为这通常是图形处理器（GPU）的优势领域。TechSpot 报道称，来自两位开发者的新工作流工具，使得一枚普通的 FPGA、能够实现较传统 x86 处理器更惊人的效率提升，为多个行业的节能运营开辟了新经验。

Arty A7 FPGA 开发板资料图

本次演示选择了一个在棋盘上弹跳的闪亮球形物体，且它用到了实时光线追踪功能 —— 之前没人指望过一款中型 FPGA 芯片能够轻松应对此类应用。

不过更值得称道的，还是 FPGA 运行游戏所消耗的能量，远低于功能更强大的 AMD 笔记本电脑处理器。

在 Artix 7 100T 硬件上，Victor Suarez Rovere 和 Julian Kemmerer 借助他们的 CflexHDL / PipelineC 工具，用 C 语言构建了这一演示所需的 FPGA 固件代码。

作为比较，两位开发者搬来了 AMD 锐龙 R9-4900H 平台、并编译了基于 CPU 软解（不使用集成的核显）的相同演示。

两者均在 1080p 下以大约 60 FPS 的帧速率运行游戏，但需要截然不同的性能配置文件来完成任务。

Sphery vs. Shapes - Victor Suarez Rovere（via）

据悉，Artix 平台采用了 28nm 节点工艺的 FPGA 芯片，主频为 148 MHz、具有约 10 万个逻辑元件。

相比之下，锐龙 R9-4900H 是一款 8C / 16T 的 7nm 处理器。开发人员在 4.2 GHz 的加速频率附近，调用了该芯片的所有核心线程。

Rovere 和 Kemmerer 估计，Artix 的晶体管数量，大约只有这枚锐龙移动芯片的 1 / 15 。

尽管硬件规模上存在相当大的差距，但 FPGA 演示仅消耗了 660 mW 的功率。而且就算没用到主动式散热解决方案，该芯片仍“几乎没有发热”。

另一方面，x86 架构的锐龙 R9-4900H 的功耗达到了 33 W —— 不仅 50 倍于 FPGA，风扇也在 88℃ 的高温下猛转以实现相同的性能。

Rovere 和 Kemmerer 据此推测，7nm FPGA 芯片可进一步将能效差距扩大至 6 倍、同时功耗低至锐龙 R9-4900H 的 1/300 。

当然，我们不该彻底无视 APU 上的核芯显卡、或在搭配专用独显（GPU 加速卡）下可实现的更高效能。

但这么做仍无法消除与 Artix 平台的差距，更别提采用更先进的 FPGA 解决方案来发起挑战了。

最后，感兴趣的朋友，可移步至 PipelineC-Graphics 的 GitHub 项目主页（白皮书），以获知更多细节。