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處理器FPGA的五問五答

閱讀:611        發(fā)布時(shí)間:2016-4-13

日前Altera與MIPS推出業(yè)界*款的軟式核心處理器的FPGA,請談?wù)劥艘划a(chǎn)品對于處理器IP與FPGA產(chǎn)業(yè)的意義為何? 

A1:SoC FPGA時(shí)代已經(jīng)來臨。在經(jīng)濟(jì)(更高的研發(fā)成本)、技術(shù)(過渡到并行和多內(nèi)核處理,以及FPGA向前沿新工藝技術(shù)的發(fā)展)和市場(CPU體系結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一,以及FPGA在嵌入式系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用等)等重要因素的推動下,這些器件達(dá)到了關(guān)鍵點(diǎn)。 

推出的MP32是業(yè)界的*款100% MIPS2.0體系結(jié)構(gòu)兼容軟核處理器,它針對Altera FPGA進(jìn)行了優(yōu)化。MP32處理器采用了MIPS軟件和工具輔助系統(tǒng),支持用戶使用WindRiver VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和Wind River工作臺軟件開發(fā)套裝。我們相信,這可以幫助用戶利用豐富的軟件和工具M(jìn)IPS輔助系統(tǒng),以及Altera的嵌入式知識產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核以及Qsys系統(tǒng)集成流程,定制開發(fā)其嵌入式系統(tǒng)。MP32還加速了高度集成的低成本、低功耗MIPS定制嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。 

Altera在嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行了多年的創(chuàng)新投入后,已經(jīng)啟動了“嵌入式計(jì)劃”,目的是建立一個(gè)基于一種FPGA設(shè)計(jì)流程方法的多家供應(yīng)商、多CPU體系結(jié)構(gòu)SoC FPGA平臺。FPGA設(shè)計(jì)流程方法可以用作多種SoC FPGA的基礎(chǔ),以及使用軟核CPU和其它軟核IP的SoC解決方案。可以從Altera獲得ARM A9 (硬核)、ARM M1 (軟核)、MIPS (軟核)、Freescale (軟核)和Nios II (軟核) CPU,而Atom E6X5C可配置處理器由In提供。這種集成方法在一種FPGA體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)流程中統(tǒng)一了三種主要的CPU體系結(jié)構(gòu)以及zui流行的基于FPGA的軟核CPU。這種方法實(shí)現(xiàn)了平臺效應(yīng),促進(jìn)了這一平臺以及支持CPU及其輔助支撐系統(tǒng)的增長和發(fā)展。 

Q2: 由于Altera在產(chǎn)品藍(lán)圖規(guī)劃上,各自具備ARM與MIPS的處理器核心,請談?wù)勥@兩者的差異性為何? 

A2:基于ARM的硬核嵌入式ARM處理器與MP32等軟核處理器的不同是多方面的:相對于要使用的FPGA器件,軟核實(shí)現(xiàn)方法是zui靈活的。以MP32和Nios II為例,用戶根據(jù)zui終系統(tǒng)的性能和資源需求,在FPGA器件中選擇使用這類嵌入式處理器,這些FPGA包括我們的低成本Cyclone FPGA,以及高性能Stratix器件等。而且,如果需要進(jìn)一步增強(qiáng)處理能力,只要邏輯密度支持,用戶可以在FPGA或者HardCopy ASIC器件中盡可能多的置入軟核處理器。 

Altera SoC FPGA體系結(jié)構(gòu)在ARM-Cortex A9子系統(tǒng)中將含有多種硬核IP,以及高性能多端口存儲器控制器,以提高存儲器帶寬。FPGA和CPU子系統(tǒng)之間的寬帶低延時(shí)互聯(lián)將支持高性能應(yīng)用和的FPGA硬件加速。內(nèi)部交換架構(gòu)將支持的數(shù)據(jù)吞吐量,以及能在系統(tǒng)觀察和調(diào)試。 

Q3: 此次軟式核心的FPGA的推出,預(yù)計(jì)何時(shí)量產(chǎn)?會被先應(yīng)用在何種應(yīng)用市場? 

A3:MP32是可以下載的軟核處理器,現(xiàn)在能夠進(jìn)行評估,并可以購買,由我們的合作伙伴System Level Solutions有限公司(SLS)進(jìn)行代理。關(guān)于MP32處理器及其詳細(xì)規(guī)范的更多信息,請?jiān)L問SLS:http://www.slscorp。。com/pages/mp32.php。醫(yī)療成像和通信市場的前沿企業(yè)目前已經(jīng)開始大批量采用MP32。 

MP32處理器實(shí)際上有廣泛的市場應(yīng)用領(lǐng)域,例如,用戶發(fā)現(xiàn)集成傳統(tǒng)MIPS微處理器和FPGA有很大的優(yōu)勢: 

a) 產(chǎn)品更迅速面市——MP32處理器繼承了多種IP內(nèi)核的優(yōu)勢,支持嵌入式處理、協(xié)議、存儲器控制以及包括視頻、DSP和網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的應(yīng)用。用戶確實(shí)可以充分發(fā)揮整個(gè)MIPS輔助系統(tǒng)的優(yōu)勢。而且,用戶可以輕松的重復(fù)使用自己的IP,這節(jié)省了開發(fā)定制應(yīng)用的時(shí)間,減少了這方面的投入。 

b) 系統(tǒng)集成效率——我們的設(shè)計(jì)流程基于Qsys系統(tǒng)集成工具,版Quartus II設(shè)計(jì)軟件提供這一工具。Qsys自動生成互聯(lián)邏輯,連接IP功能和子系統(tǒng)。采用MP32,用戶可以利用大量的MIPS輔助系統(tǒng),使用自己熟悉的工具,進(jìn)一步縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間! 

c) 提高系統(tǒng)性能——MP32是軟核處理器,因此,用戶可以盡可能多的使用MP32處理器,只要能夠在所選擇的FPGA器件中置入它們既可,每個(gè)處理器完成功能。通過使用多個(gè)處理器,您進(jìn)一步提高了性能。現(xiàn)在,MP32針對我們的FPGA進(jìn)行了優(yōu)化。 

d) 充分利用已有的軟件投入——MP32處理器與MIPS 2.0體系結(jié)構(gòu)100%兼容,因此,在用戶的定制應(yīng)用中,用戶可以重新使用為自己的MIPS處理器編寫的軟件。他們需要做的是為MP32處理器重新編譯代碼。 

e) 利用VxWorks RTOS支持來縮短軟件開發(fā)時(shí)間——使用Workbench,Wind River為我們的Stratix III開發(fā)套件開發(fā)了電路板支持包。VxWorks提供了很多實(shí)用的軟件和中間件,用戶可以在自己的zui終應(yīng)用中重新使用它們。 

Q4: 此款軟式核心的FPGA推出,有加上Wind River的協(xié)助,請談?wù)勝F公司與Wind River的合作狀況,此外,Altrea也有與英特爾的Atom有所整合,這是否會有加乘效果,zui主要的效益為何? 

A4:在過去十多年中,我們清楚的認(rèn)識到CPU體系結(jié)構(gòu)將統(tǒng)一為:ARM、MIPS、PowerPC和x86。這種統(tǒng)一趨勢的主要原因在于軟件特性和功能重用。對于用戶,不需要投入大量的時(shí)間和精力在不同的操作系統(tǒng)中重新編寫已有代碼,而是能夠在新設(shè)計(jì)中輕松導(dǎo)入并重新使用這類代碼,這對于設(shè)計(jì)人員而言是非常重要的。Altera的策略是與軟件和CPU體系結(jié)構(gòu)業(yè)界的者合作,為用戶提供的產(chǎn)品。 

Q5: Altera與Xilinx同時(shí)在28奈米產(chǎn)品線分別導(dǎo)入處理器核心IP,您認(rèn)為未來雙方公司的產(chǎn)品藍(lán)圖是否會有沖突?還是會有不同的應(yīng)用區(qū)隔? 

A5:我們認(rèn)為在這一領(lǐng)域展開競爭是好事情,這將為用戶帶來更好的產(chǎn)品和解決方案。雖然我們無法對公司的未來規(guī)劃和發(fā)展路線做出評論,但是,對Altera而言,我們通過一個(gè)FPGA設(shè)計(jì)流程支持多款業(yè)界的嵌入式處理器,包括: 

Altera: Nios II處理器 

采用世界上zui通用的嵌入式處理器——Nios II,在您應(yīng)用中的結(jié)合外設(shè)、存儲器接口和硬件加速器。其豐富的功能在您的定制芯片系統(tǒng)(SoC)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了的實(shí)時(shí)控制。 

ARM: Cortex-M1 

ARM CortexTM-M1處理器滿足了Altera FPGA應(yīng)用的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)處理器體系結(jié)構(gòu)需求,幫助您為每一工程選擇*實(shí)現(xiàn)方法。 

Freescale: V1 ColdFire 

小封裝V1 ColdFire內(nèi)核設(shè)計(jì)用于入門級32位應(yīng)用。它提高了系統(tǒng)利用率,降低了功耗,性能是8位MCU的十倍以上。 

In: E6xx 

In Atom處理器E6x5C系列具有在多芯片封裝中含有In Atom處理器E6xx系列以及Altera FPGA的優(yōu)勢。這樣,您能夠更靈活的采用I/O,突出您的設(shè)計(jì)優(yōu)勢,迅速適應(yīng)需求的變化。 

MIPS: MP32 

MP32處理器是支持流行的VxWorks操作系統(tǒng)的業(yè)界*款也是*一款100%兼容MIPS的軟核處理器。您可以重新使用軟件代碼和知識產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核,還包括您自己的內(nèi)核,流暢的開發(fā)您的定制應(yīng)用,提高性能。 

通過這些非常全面的方法,我們相信能夠在效能、成本效率、靈活性以及產(chǎn)品及時(shí)面市等方面滿足用戶的多種需求

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