FPGA演进 兼顾灵活性和高功效

2012-08-21 13:28:42来源: 中国电子报 关键字:FPGA  灵活性  高功效
   

未来十年,FPGA架构的演进将会继续,可以利用这种兼顾的架构不断拓展应用领域

在英特尔的一份关于灵活性与效率的报告中,列举了一个衡量标准,即每毫瓦百万运算次数。通用处理器的功效相对比较低,但是它的灵活性相对比较高。DSP的功效处在中间,功效最高的是一些专用的硬件,比如说ASIC、ASSP等,但是它的灵活性相对会很低。报告指出,在一个要兼顾灵活与功效的系统中,最好的方案就是处理器与专用硬件相结合。

如果在FPGA中集成了处理器,会同时兼具硬件与软件的灵活性。同时,如果我们把ASIC和ASSP的一些特性加入FPGA,又可为这个系统带来更高的功效和更低的成本,这是硅片融合的一个趋势。

FPGA厂商有天然优势

作为FPGA的供应厂商,我们有天然的优势,因为我们了解FPGA的架构,并且有生态系统。我们可以引用外面的处理器或者是一些硬核的IP来融合系统架构。有些芯片厂商如果没有FPGA的积累,尽管可以去做一些硅片融合,但他们只能做到处理器加上一些硬核的IP,灵活性就没有像传统的FPGA厂商这么好。

未来十年,FPGA架构的演进将会继续。在FPGA中我们会有硬核的处理器和大容量的逻辑单元,可以利用这种兼顾的架构不断拓展应用领域,覆盖高性能计算、高性能存储、汽车马达控制等。

需要支撑技术积累

在迎接硅片融合的时代,如果只是做芯片的话是远远不够的。芯片上需要支撑的技术,我们Altera在这方面也有一些积累,比如说集成处理器等方面。其实在过去的几年中,我们已经有很多的处理器供客户选择,包括我们自己开发的Nios 2的软核处理器,它是一个RSIC架构的处理器,是利用FPGA的架构来实现处理器功能的软核。

根据我们的调查,有1/3的客户会用到一个或多个NIOS软核处理器,因此在硬核的处理器选择上,我们也同样会有ARM硬核处理器集成在FPGA之中,提供给客户选择。

在其他处理器方面,我们有MIPS 32这样的软核处理器提供给客户,还有跟飞思卡尔合作的ColdFire软核处理器、与ARM合作的Cortex软核处理器。同时,我们也和英特尔合作,因为有些客户希望为Atom增加灵活性,所以英特尔将我们的FPGA与Atom做到了一个封装下,成为单芯片方案。

此外,在ASIC方面,我们有HardCopy的技术,不光是整个芯片可以做成HardCopy,我们还能把FPGA的一部分做HardCopy,这样就可为客户提供嵌入式ASIC方案。在ASSP方面,我们也会提供解决方案,同时会有一些IP。举个例子,我们在2010年收购了一个叫Avalon的公司,这个公司在OTN光通信领域有很多光通信IP的积累。通过收购类似Avalon的公司,Altera能够为OTN的客户提供一些解决方案。

在DSP方面,Altera也一直在投入。包括浮点运算的DSP架构,因为在有些应用中需要有浮点运算的DSP来提供很大的动态范围。在可变精度DSP方面,我们在新一代产品上也会有可变精度的DSP模块给客户。

混合系统开发需对应解决方案

复杂的系统中,包括有FPGA、处理器、DSP等不同的模块,如何对它们编程需要多方考虑,包括综合、仿真时序分析、系统互联、基于C语言的编辑工具、DSP编程以及嵌入式软件工具OS支持等。

现在Altera有50%的开发人员在做软件工程支持,另外50%做芯片本身。针对以上提到的混合系统开发环境,我们有分别的解决方案:在综合、方针及时序分析方面,我们有传统的QuartusII;在片上互联方面,我们有Qsys工具;在基于C语言的编程工具方面,OpenCL可以做一个并行编程的编译器;在DSP编程方面,我们跟The MathWorks合作,可以通过SoPC Builder下的DSP Builder服务客户;在嵌入式软件工具及OS支持方面,由于我们有最强大的处理器组合,因此可以通过他们的第三方开发工具,获得对FPGA的开发支持。

关键字:FPGA  灵活性  高功效

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0821/article_3117.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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