FPGA là mạch tích hợp chứa các ô logic (cell) giống nhau được coi là các thành phần chuẩn, mỗi cell có một chức năng độc lập. Các cell được kết nối với nhau bằng một ma trận đường dẫn và các chuyển mạch khả trình. Mảng các ô logic và kiểu kết nối của chúng tạo thành các khối cơ bản trong mạch logic. Các thiết kế phức tạp được tạo ra bằng cách kết hợp các khối cơ bản với nhau.
Mô hình tổng quát của FPGA gồm một dãy hai chiều các khối logic có thể được kết nôi bằng các nguồn kết nối chung. Nguồn kết nối có thể là các đoạn kết nối, bên trong các kết nối là các chuyển mạch lập trình được để nối các khối logic với các đoạn dây, các khối vào ra hay các đoạn dây với nhau. Mạch logic thiết lập trong FPGA bằng cách ánh xạ vào các khối logic riên rẽ sau đó nối các khối logic cấu hình cần thiết qua các chuyển mạch. Các khối logic cấu hình cung cấp các phần tử chức năng với cấu trúc logic. Các khối vào/ra cung cấp giao diện giữa các gói chân và các đường tín hiệu bên trong. Tài nguyên kết nối khả trình cung cấp các kết nối tới đầu vào và đầu ra của các khối logic cấu hình và các khối vào ra trong mạng riêng.
1. Các khối logic cấu hình
Cấu trúc và nội dung của khối logic được gọi theo kiến trúc của nó. Kiến trúc của nó có thể thiết kế theo nhiều cách khác nhau, có thể là các cổng AND 2 đầu vào, các bộ dồng kênh. Hầu hết các khối logic chứa một số loại flipflop để hỗ trợ cho việc thực hiện các mạch tuần tự.
2. Các nguồn kết nối
Cấu trúc và nội dung của các nguồn kết nối trong FPGA được gọi là kiến trúc routing. Kiến trúc routing gồm các đoạn dây kết nôi và các chuyển mạch lập trình được. Các chuyển mạch lập trình được có thể có nhiều cấu tạo khác nhau như pass_transistor, các phần tử cầu chì nghịch, EPROM. Giống như các khối logic, có nhiều cách khác nhau để thiết kế kiến trúc routing, một số FPGA cung cấp nhiều kết nôố đơn giản giữa các khối logic, một số khác cung cấp ít kết nối nên routing phức tạp hơn.
-Các cổng vào/ra: Các đầu vào và đầu ra được hỗ trợ tới 19 các chuẩn tín hiệu khác nhau bao gồm: LVDS, BLVDS, LVPECL, LVCMOS, HSTL, SSTL và GTL.
-Logic cell: Các khối cơ bản của khối logic là tế bào logic, mỗi tế bào logic có một bộ tạo chức năng (bộ tạo hàm) 4 đầu vào, logic nhớ và phần tử lưu trữ (Flipflop loại D). Đầu ra bộ tạo chức năng của mỗi logic cell và được tổ chức thành hai slice tương tự nhau
Có nhiều loại PFGA khác nhau nhưng có thể chia làm 4 loại chính: -Cấu trúc mảng đối xứng.
-Cấu trúc hàng.
-Cấu trúc PLD phân cấp. -Cấu trúc đa cổng.