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量化交易中的 FPGA 应用架构 ​

从纳秒级 tick-to-trade 全链路视角，系统化论述国内量化公司如何使用 FPGA 构建超低延时交易系统。

知识地图 ​

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                        │   quant-fpga-architecture.md        │
                        │   量化FPGA架构总纲                    │
                        │   · tick-to-trade 延迟预算分解        │
                        │   · CPU+FPGA 混合架构设计哲学          │
                        │   · 国内量化公司的四种典型架构模式      │
                        └──────────┬──────────────────────────┘
                                   │
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│ feed-handler.md  │   │order-execution.md│   │hardware-         │
│ 行情解码子系统    │   │ 订单执行子系统    │   │integration.md    │
│                  │   │                  │   │ 硬件集成与部署     │
│· 沪深FAST/STEP   │   │· 硬件化风控       │   │· FPGA板卡选型    │
│· 五级流水线      │   │· 订单模板填充     │   │· 交换机/NIC配置  │
│· 乒乓缓存        │   │· TCP协议栈卸载    │   │· 时钟同步(PTP)  │
│· 部分重配置      │   │· PIO/CTPIO发送    │   │· 运维与监控      │
└──────────────────┘   └──────────────────┘   └──────────────────┘
           │                       │                       │
           └───────────────────────┼───────────────────────┘
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                        │ 已有基础（io/）   │
                        │ fpga-            │
                        │ communication.md │
                        │ Linux与FPGA       │
                        │ 六种通信方式      │
                        └──────────────────┘

文档索引 ​

架构总纲 ​

  • quant-fpga-architecture.md —— 量化FPGA架构总纲：
    • 为什么量化需要 FPGA（tick-to-trade 延迟预算分解）
    • CPU+FPGA 混合架构设计哲学与分工边界
    • 国内量化公司的四种典型架构模式
    • 全硬件流水线 vs 混合流水线 vs 旁路加速 vs 流水线协处理
    • 延迟分层与成本曲线

子系统深入 ​

  • feed-handler.md —— 行情解码子系统：
    • 国内行情协议总览（上交所 FAST / 深交所 STEP / 中金所 FIX）
    • FPGA 五级流水线解码架构（MAC过滤→IP校验→UDP解包→字段提取→时间戳）
    • 乒乓缓存机制与分级存储（BRAM/QDR/DDR4）
    • 部分重配置实现多协议兼容
    • 量化基准：单笔 380ns @200MHz，与软件方案对比
  • order-execution.md —— 订单执行子系统：
    • 硬件化前置风控（仓位/速率/自成交检查）
    • 订单模板填充流水线
    • PIO/CTPIO 低延时发送路径
    • FPGA 内嵌 TCP/IP 协议栈卸载
    • 网关模式下 CPU 只负责策略参数与统计
  • hardware-integration.md —— 硬件集成与部署：
    • 主流的 FPGA 板卡与 NIC 选型（Xilinx Alveo / Solarflare / Silicom）
    • Colocation 机柜内部光纤与交换机拓扑
    • IEEE 1588 PTP 高精度时钟同步与多节点偏差控制
    • 双机热备与故障切换
    • 运维监控（温度/功耗/PCIe 链路状态）

相关参考 ​

阅读推荐路径 ​

目标路径
快速了解量化FPGA全貌quant-fpga-architecture.md → feed-handler.md → order-execution.md
从底层通信起步fpga-communication.md → dma.md → hardware-integration.md
做架构设计选型quant-fpga-architecture.md（四种模式对比）→ hardware-integration.md → order-execution.md
做行情解码优化feed-handler.md → dma-cpu-interaction.md → pcie.md