《電子技術應用》
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FPGA兼顧靈活性和高功效
來源:中國電子報
摘要: 在英特爾的一份關于靈活性與效率的報告中,列舉了一個衡量標準,即每毫瓦百萬運算次數。通用處理器的功效相對比較低,但是它的靈活性相對比較高。DSP的功效處在中間,功效最高的是一些專用的硬件,比如說ASIC、ASSP等,但是它的靈活性相對會很低。
Abstract:
Key words :

   未來十年,FPGA架構的演進將會繼續,可以利用這種兼顧的架構不斷拓展應用領域。

  在英特爾的一份關于靈活性與效率的報告中,列舉了一個衡量標準,即每毫瓦百萬運算次數。通用處理器的功效相對比較低,但是它的靈活性相對比較高。DSP的功效處在中間,功效最高的是一些專用的硬件,比如說ASIC、ASSP等,但是它的靈活性相對會很低。報告指出,在一個要兼顧靈活與功效的系統中,最好的方案就是處理器與專用硬件相結合。

  如果在FPGA中集成了處理器,會同時兼具硬件與軟件的靈活性。同時,如果我們把ASIC和ASSP的一些特性加入FPGA,又可為這個系統帶來更高的功效和更低的成本,這是硅片融合的一個趨勢。

  FPGA廠商有天然優勢

  作為FPGA的供應廠商,我們有天然的優勢,因為我們了解FPGA的架構,并且有生態系統。我們可以引用外面的處理器或者是一些硬核的IP來融合系統架構。有些芯片廠商如果沒有FPGA的積累,盡管可以去做一些硅片融合,但他們只能做到處理器加上一些硬核的IP,靈活性就沒有像傳統的FPGA廠商這么好。

  未來十年,FPGA架構的演進將會繼續。在FPGA中我們會有硬核的處理器和大容量的邏輯單元,可以利用這種兼顧的架構不斷拓展應用領域,覆蓋高性能計算、高性能存儲、汽車馬達控制等。

 

  需要支撐技術積累

  在迎接硅片融合的時代,如果只是做芯片的話是遠遠不夠的。芯片上需要支撐的技術,我們Altera在這方面也有一些積累,比如說集成處理器等方面。其實在過去的幾年中,我們已經有很多的處理器供客戶選擇,包括我們自己開發的Nios 2的軟核處理器,它是一個RSIC架構的處理器,是利用FPGA的架構來實現處理器功能的軟核。

  根據我們的調查,有1/3的客戶會用到一個或多個NIOS軟核處理器,因此在硬核的處理器選擇上,我們也同樣會有ARM硬核處理器集成在FPGA之中,提供給客戶選擇。

  在其他處理器方面,我們有MIPS 32這樣的軟核處理器提供給客戶,還有跟飛思卡爾合作的ColdFire軟核處理器、與ARM合作的Cortex軟核處理器。同時,我們也和英特爾合作,因為有些客戶希望為Atom增加靈活性,所以英特爾將我們的FPGA與Atom做到了一個封裝下,成為單芯片方案。

  此外,在ASIC方面,我們有HardCopy的技術,不光是整個芯片可以做成HardCopy,我們還能把FPGA的一部分做HardCopy,這樣就可為客戶提供嵌入式ASIC方案。在ASSP方面,我們也會提供解決方案,同時會有一些IP。舉個例子,我們在2010年收購了一個叫Avalon的公司,這個公司在OTN光通信領域有很多光通信IP的積累。通過收購類似Avalon的公司,Altera能夠為OTN的客戶提供一些解決方案。

  在DSP方面,Altera也一直在投入。包括浮點運算的DSP架構,因為在有些應用中需要有浮點運算的DSP來提供很大的動態范圍。在可變精度DSP方面,我們在新一代產品上也會有可變精度的DSP模塊給客戶。

  混合系統開發需對應解決方案

  在復雜的系統中,包括有FPGA、處理器、DSP等不同的模塊,如何對它們編程需要多方考慮,包括綜合、仿真時序分析、系統互聯、基于C語言的編輯工具、DSP編程以及嵌入式軟件工具OS支持等。

  現在Altera有50%的開發人員在做軟件工程支持,另外50%做芯片本身。針對以上提到的混合系統開發環境,我們有分別的解決方案:在綜合、方針及時序分析方面,我們有傳統的QuartusII;在片上互聯方面,我們有Qsys工具;在基于C語言的編程工具方面,OpenCL可以做一個并行編程的編譯器;在DSP編程方面,我們跟The MathWorks合作,可以通過SoPC Builder下的DSP Builder服務客戶;在嵌入式軟件工具及OS支持方面,由于我們有最強大的處理器組合,因此可以通過他們的第三方開發工具,獲得對FPGA的開發支持。

 

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