Recentemente, participei de uma conferência on-line sobre FPGAs com a palestra "O seu próximo processador deve ser um FPGA".
O FPGA basicamente faz sentido em qualquer aplicativo que exija fluxos de trabalho altamente paralelizáveis, um exemplo sendo usado foi a análise de imagens em Full HD para encontrar pedestres, por exemplo.
O que você deve se lembrar é que você precisa inicializar seu FPGA toda vez que ele liga, acho que o Xilinx do FPGA vem (que tem um núcleo ARM no chip) é uma boa opção, mas provavelmente é caro. Olhar para os da Actel com flash no chip também pode ser útil.
Quanto ao desempenho, a empresa BDTI fez uma referência em cálculos altamente paralelos, onde observou um ganho de desempenho de cerca de 40x ao mudar para um FPGA. O interessante é que eles compararam chips com custos semelhantes (23 $ vs 28 $, eu acredito).
Aqui estão os links que podem lhe interessar:
Guia de bolso para seleção de processador
Arquivos da conferência FPGA (registro gratuito, mas disponível apenas por cerca de 6 meses após esta resposta)
Você realmente não pode comparar o desempenho de sistemas baseados em FPGA com base nas estatísticas MIPS ou Mhz. A maneira como um FPGA é usado para processar determinadas tarefas é simplesmente muito diferente de um microcontrolador. O design do firmware de um FPGA é algo que você deve fazer usando o VHDL, por exemplo, semelhante ao Assembly. Um nível de transferência de registro (RTL) da abstração. Alguns ambientes estão sendo produzidos para fornecer mais abstração, mas ainda são frequentemente específicos do fornecedor. A Wikipedia possui uma visão geral decente dos idiomas disponíveis para programar o código FPGA:
Wikipedia: Programação FPGA
Wikipedia: Projeto de circuitos digitais
Se você tem dinheiro para gastar, pode usar os sistemas LabView para criar sistemas de medição em tempo real baseados em FPGA, por exemplo. Esses dispositivos necessários para isso estão em uma faixa completamente diferente (US $ 1.500 ou mais), mas abrem o design do FPGA para um público muito mais amplo com programação gráfica.
Cada vez mais fornecedores estão fornecendo placas que combinam microcontroladores, como um chip ARM e um FPGA, para fornecer recursos adicionais específicos e poder de processamento paralelo. Um exemplo desses produtos pode ser encontrado aqui: EmbeddedARM: FPGA series