研究生嵌入式學(xué)什么區(qū)別_CPU+FPGA漸成嵌入式設(shè)計主流

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研究生嵌入式學(xué)什么區(qū)別_CPU+FPGA漸成嵌入式設(shè)計主流,   

  

據(jù)稱在發(fā)現(xiàn)澳大利亞的黑天鵝之前，歐洲人一直認為天鵝都是白色的。而Nassim Nicholas Taleb教授在2007年的《黑天鵝》一書中，將黑天鵝比喻為不可預(yù)知的重大事件，它在意料之外，卻對社會、歷史等發(fā)展有著非常重大的影響和推動作用。個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)、兩次世界大戰(zhàn)以及“9·11”事件等都被喻為黑天鵝事件……

為了加速實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)中可編程邏輯與處理器的集成，公司日前正式對外宣布其全新的嵌入式計劃。通過該計劃，為設(shè)計人員提供了基于Quartus II開發(fā)軟件的單一設(shè)計流程——包括新的Qsys系統(tǒng)級集成工具、公用 IP庫，以及新的ARM -A9 MP 和公司32嵌入式處理器產(chǎn)品等。

公司產(chǎn)品及企業(yè)市場副總裁Vince Hu表示，推動Altera進行嵌入式計劃的主要原因在于，CPU的功耗瓶頸越來越突出，業(yè)界早在五年前就已然開始向并行化處理方向演進，多內(nèi)核和多內(nèi)核+硬件加速的模式正成為系統(tǒng)設(shè)計的主流。而正是理想的加速器實現(xiàn)方案，因為它支持現(xiàn)場可編程。但是，要達到理想的性能，F(xiàn)PGA和CPU之間還需要緊密耦合以減少延遲。面對上述趨勢，如何為CPU和可配置加速器提供更多的組合，降低BoM成本以及提供統(tǒng)一的FPGA設(shè)計流程成為工程師最為關(guān)注的話題。

實際上，目前在嵌入式領(lǐng)域，F(xiàn)PGA已經(jīng)集成為CPU硬件的協(xié)加速器。EETIMES的調(diào)查顯示，目前有超過42%的嵌入式系統(tǒng)中集成了FPGA；而來自Altera的數(shù)據(jù)也表明，有超過30%的客戶在嵌入式設(shè)計中使用了嵌入式軟核�！坝脩敉耆�可以通過更高級的集成與整合來獲得系統(tǒng)成本上的消減�！盫ince評價說。

他還同時引用了有關(guān)“培育黑天鵝”的描述，認為只有體系結(jié)構(gòu)方面“異常的”創(chuàng)新，才有可能填補未來因功耗問題而帶來的性能發(fā)展瓶頸；而IBM在其企業(yè)級服務(wù)器 Z10的白皮書中也提出，“在系統(tǒng)開發(fā)后期，提供FPGA輔助芯片非常有利于增加新固件，增強卸載功能，IBM希望這一基于硬件的新能夠成為未來設(shè)計的基礎(chǔ)�！�

這是近十年來，Altera第三次宣布嵌入式計劃。2000年，Altera推出了嵌入處理器系列，包括其自主軟核以及集成和32 4Kc兩款產(chǎn)品；而在三年前，Altera還推出過ARM -M1軟核。

盡管之前的合作非常愉快，但從產(chǎn)品角度來看，確實還有不盡如人意之處。Vince對此并不回避。他解釋說，究其原因，主要是因為當時的廠商更愿意采用軟件加速而不是價格高昂的硬件加速，再加上集成的CPU內(nèi)核無論從工藝還是性能上也都無法滿足需求�！艾F(xiàn)在的情況則完全不同了，”Vince認為，“FPGA作為硬件加速器的概念被廣泛接受和認同，制造工藝水平相對專用芯片有兩個節(jié)點的領(lǐng)先，所以我們這次也是有備而來�！�

利用新的設(shè)計流程，嵌入式設(shè)計人員能夠迅速方便的面向Altera II、基于ARM和MIPS的嵌入式處理器以及最近發(fā)布的可配置 處理器開始設(shè)計。Qsys系統(tǒng)級集成工具利用了據(jù)稱是“業(yè)界首創(chuàng)的FPGA優(yōu)化芯片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”來支持多種業(yè)界標準IP協(xié)議，提高了結(jié)果質(zhì)量，具有很高的效能。

Vince介紹說，Qsys采用了NoC（ On ）的概念，因而可利用星形及環(huán)形等變化的拓撲結(jié)構(gòu)來增強性能。而以往的SOPC Builder由于是確定的網(wǎng)格形拓撲結(jié)構(gòu)，且在關(guān)鍵通路上不能自動插入Pipeline，單個通路延遲較大，從而影響整個總線性能。

作為該計劃的一部分，Altera將繼續(xù)拓展目前的嵌入式合作伙伴計劃，聯(lián)合ARM、和MIPS技術(shù)公司以及FPGA業(yè)界的多個合作伙伴。此外，Altera將與他們協(xié)作，增強設(shè)計流程，支持越來越多的FPGA嵌入式處理產(chǎn)品走向市場。

例如，Intel最近全面發(fā)布了即將推出的基于的可配置新處理器“Stellarton”。這一處理器在多芯片封裝中含有Intel 系列以及配對的Altera FPGA。對于希望采用專用I/O或者加速硬件的用戶而言，這進一步提高了他們的靈活性，還支持開發(fā)人員迅速應(yīng)對需求的變化，從而突出其設(shè)計優(yōu)勢。

Altera方面還透露說，今年上半年已經(jīng)與ARM公司簽署了協(xié)議，授權(quán)包括-A9微處理器在內(nèi)的多種技術(shù)，并將在28nm FPGA技術(shù)中提供集成了增強Cortex A9處理器子系統(tǒng)的產(chǎn)品。但該公司拒絕透露更多這些基于ARM處理器的器件的詳細信息，只表示，相關(guān)產(chǎn)品信息將在2011年陸續(xù)發(fā)布。

之所以選用Cortex A9，Vince強調(diào)說是因為其高性能，具備多核能力，在業(yè)界的應(yīng)用非常普遍，在CPU總體生態(tài)環(huán)境里也非常完善。將該處理器以硬核的方式集成進FPGA，以滿足用戶對低功耗和高性能的要求，應(yīng)該會受到用戶的歡迎。

Altera還同時擴展了軟核處理器系列產(chǎn)品，即將在2011年上半年推出基于MIPS技術(shù)公司MIPS32處理器體系結(jié)構(gòu)的2軟核處理器。是Altera、MIPS以及主要用戶過去幾年密切協(xié)作的結(jié)果。它針對Altera器件完善了Altera II嵌入式處理器以及合作伙伴軟核CPU系列產(chǎn)品，極大的豐富了FPGA可以使用的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

來看，到2011年，Altera公司屆時將會擁有 II、MIPS 、ARM Cortex-M1、 Coldfire四款軟核、ARM Cortex-A9硬核以及和英特爾合作的可配置處理器，屬于“多點開花”。但隨之而來的問題在于，相比它的老對手只綁定ARM而言，面對如此眾多的處理器產(chǎn)品，Altera是否能提供足夠的支持力度？并且理順這些彼此間激烈競爭的廠商間的關(guān)系。

據(jù)悉，本季度末，Altera將提供Qsys系統(tǒng)集成工具，它是Quartus II開發(fā)軟件的一部分。采用FPGA優(yōu)化芯片網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠提供存儲器映射和數(shù)據(jù)通路互聯(lián)，使Altera SOPC Builder工具的性能幾乎提高至兩倍，同時支持業(yè)界標準IP接口，例如ARM的AMBA。相信這對于整個嵌入式產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是有積極意義的。

Qsys將采用使用方便的SOPC Builder界面，支持與現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)移植的后向兼容。而且，這一高級互聯(lián)技術(shù)將支持分層設(shè)計、漸進式編譯以及部分重新配置方法。Altera將在本季度末發(fā)布Qsys和嵌入式計劃更詳細的信息。