現場可編程門陣列（FPGA）可以實現任意數字邏輯，從微處理器到視頻生成器或加密礦機，一應俱全。FPGA 由許多邏輯模塊組成，每個邏輯模塊通常由觸發器和邏輯功能以及連接邏輯模塊的路由網絡組成。FPGA 的特殊之處在于它是可編程的硬件：您可以重新定義每個邏輯塊及其之間的連接，用來構建復雜的數字電路，而無需物理上連接各個門和觸發器，也不必花費設計專用集成電路的費用。

　　FPGA 是由 Ross Freeman 發明的，他在 1984 年共同創立了 Xilinx，并推出了第一款 FPGA--XC2064。這種 FPGA 比現代 FPGA 簡單得多，它只包含 64 個邏輯塊，而現代 FPGA 中的邏輯塊有幾千個或數百萬個，但它導致了目前價值數十億美元的 FPGA 產業。由于其重要性，XC2064 被列入芯片名人堂。在這篇博文中，我們對 Xilinx 的 XC2064 進行了逆向工程，解釋了它的內部電路（上圖）以及 “比特流 ”是如何對它進行編程的。

　　如今，FPGA 是采用 Verilog 或 VHDL 之類的硬件描述語言編程的，但是當時 Xilinx 提供了他們自己的開發軟件 XACT，運行再 MS-DOS 操作系統之下，價格高達 12，000 美元。XACT 自然無法與現在的 FPGA 開發工具相比，XACT 通過用戶定義了每個邏輯塊的功能（如下面的屏截圖所示）以及邏輯塊之間的連接，對連接進行布線連接，并生成可加載到 FPGA 中的比特流文件。

　　XACT 的屏幕截圖。兩個查找表 F 和 G 在屏幕底部實現邏輯運算，上面部分顯示該邏輯的卡諾圖。

　　通過位流（具有專有格式的位序列）配置 FPGA。如果您查看 XC2064 的比特流（如下所示），那是令人費解的混合模式，這些模式不規則地重復，并散布在比特流中。XACT 中的功能定義與位流中的數據之間沒有明確的聯系。但是，研究 FPGA 的物理電路可以揭示比特流數據的結構，并且可以理解。通過位流（具有專有格式的位序列）配置 FPGA。如果您查看 XC2064 的比特流（如下所示），那是令人費解的混合模式，這些模式不規則地重復，并散布在比特流中。XACT 中的函數定義與位流中的數據之間沒有明確的聯系。但是，研究 FPGA 的物理電路可以揭示比特流數據的結構，并且可以理解。