FPGA名师讲堂之 至芯科技带你领略FPGA（2017.6.20李凡老师）课程回顾

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        调试设备。
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        调试设备。
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        调试设备。
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        调试设备。
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        同学们，晚上好！
        欢迎来到我们至芯的课堂，FPGA/EDA的课堂。
        今天呢，是一个很好的机会，我们来作为FPGA的一个展望的课题，来讨论FPGA/EDA入门的一些非常有趣而且非常引人入胜的一些话题。

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        我相信通过今天的课题的讨论，或者通过我们相关FPGA一系列的课程的学习，我们会看到一个崭新的世界，我们会看到一条新的技术职业生涯的道路。
        很有意思的一件事。
        这几天呢，我们一直在讨论这些问题，相关的一些工程师甚至是学者，提出的一些问题，看起来非常朴素的一些问题。
        比方说，我们为什么要学习FPGA？
        FPGA和嵌入式的关系如何？
        FPGA是什么？
        EDA又是什么？
        这些问题看起来是非常朴素、非常简单的问题。
        更进一步，我们如何来学习FPGA？
        或者说我们遇见的一些非常经典的问题。

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        比方说，有些企业会跟我们提出来，我们要做DSP，我们要做数字信号处理，要做有限冲击响应等等数字滤波，嵌入也可以做，单片机也可以做，ARM也可以做。
        我们为什么要用FPGA来做？
        FPGA来做的有限冲击响应，或者说数字滤波器，它和单片机做的数字滤波器，有什么相同之处？
        有什么不同？
        我们一直在解释这件事情。
        我们说，用单片机，用ARM来实现，用嵌入式来实现，那是图灵机系统。
        用FPGA来实现，是一个有限自动机的系统。
        我们讲有限自动机代表了这个世界的前沿，代表了这个世界的转折，代表了后摩尔周期的发展方向。
        有些企业在应用层面，在市场推广层面，它可能对这些问题有所了解。

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        有些企业、有些工程师，可能对这个并不是十分的了解，还是把FPGA的应用，FPGA的开发板和单片机的开发板，把Verilog和C语言看做是相等同的东西。
        我们说这两者之间已经开始了分歧了，开始有从量变到质变的区别了。
        今天的课程我们就来主要讨论这两者的区别。
        或者说围绕这四个问题，为什么要学习FPGA？
        FPGA与嵌入式的关系在什么地方？
        什么是FPGA？
        EDA又是什么？
        如何学习FPGA？
        要说到这一点，我们就必须从源头说起。
        因为我们要说到图灵机，现代嵌入式结构，和FPGA的区别，我们就要知道什么是图灵机？
        我们就要理解这个过程，我们就要知道这段历史。
        回顾这段历史，你会发现一些振奋人心的过程，你会发现什么是人工智能？
        什么是后摩尔周期？

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        什么是摩尔周期的转折点？
        所以说，我们从图灵机开始说起。
        阿兰图灵，我们今天所处的这个世界，是一个计算机的世界，可以说在现代世界里面，几乎离不开计算机了。
        可是计算机的发明者，计算机的奠基者，阿兰图灵，可以说是计算机之父。
        我们都知道，图灵机，而且在这个领域里面的大名鼎鼎的奖项，图灵杯。
        或者说进入人工智能的时代以后，很多人也知道图灵测试。
        要说到图灵机，或者说现代计算机，我们就不能不说到恩尼格玛机。
        我们现在看见的左下角这个画面呢，就是一台恩尼格玛机。

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        可能我们有同学看过U571这部电影，其中就说到，为了要得到恩尼格码这台机器，当时美国人捕获了德国人潜艇上的这台机器。
        二战期间，无论是日本人，还是德国人，他们的战争通信工具里面呢，都做了一些加密的研发，有一些成果。
        其中，德国人的恩尼格玛机，这个是非常重要的一步，是世界上第一个公开算法的一台机器。
        虽然U571那部电影说到了这件事情，就是盟军得到了一台恩尼格玛机，但是之后会发生什么事情呢？
        我们知道恩尼格玛机，它是一个公开算法系统。

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        它的架构，它就允许它的密码的攻击者，得到它的算法。我们讲经典的密码学，强调的就是对算法的加密。
        算法是秘密的，而现代密码学讨论的就是算法是公开的，这一点恩尼格玛机是一个转折点。
        德国人的恩尼格玛机，它的算法是可以公开的，以至于盟军得到了这台机器以后，仍然无法破解它。
        这个故事的转折点，布莱切利公园，在英国伦敦的北郊，当时在战争状态下面呢，英国人组织了很多科学家，甚至是密码学家，形成一个团队，研究对德国的恩尼格码的破解。

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        实际上，恩尼格码的破解，早在英国人破解之前，波兰人就已经进行了。
        在德国大举进攻波兰之前，波兰大学的一些数学家就已经研究了解了德国人的这个设想。
        这是一个公开的算法的系统。
        公开算法系统的难处在于什么呢？
        即便得到了这台机器，知道了它的加密的原理，但是如果没有秘钥，要破解它也是千难万难。
        是非常非常困难的，以至于波兰人当时就产生了用机器攻击机器的想法。
        所以说，历史上也是在评论这件事情，就是阿兰图灵的图灵机的设想，机器攻击机器的设想，最早萌发于波兰。
        在德国人攻占波兰之前，波兰的这些科学家就及时地将这台恩尼格玛机转移到了英国。

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        这才使得英国之后有了后续的那些工作。
        我们看见的左边的这张图片，是德军在使用恩尼格玛机的一张图片。
        而右边这张图片，就是著名的六号小屋，阿兰图灵的六号小屋。
        阿兰图灵就是在这个六号小屋里面，来实现了一台机器攻击机器的一个设想。
        著名的电影，Imitation game就是模仿游戏，说的就是这件事。
        恩尼格码跟阿兰图灵，跟现代世界的图灵机密不可分。
        现代世界的计算机系统，是从破解密码开始的。
        模仿游戏，这个电影的命名，正是阿兰图灵当初的一片论文。
  

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        阿兰图灵他接手的这个以一台机器攻击恩尼格码机器的，这台机器当初波兰人称之为炸弹，Bomb，当然阿兰图灵对之有所改造，有所提升，或者说有所总结。
        学术界就把它称之为图灵机。
        这张截图是影片模仿游戏结尾的时候，英文解释是图灵的发明被学术界称之为图灵机。
        今天我们称之为计算机。
        这就是计算机的由来。