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文档简介

SoCFPGA上的策略考虑引言集成了FPGA架构、硬核CPU子系统以及其他硬核IP的半导体器件SoCFPGA已经发展到了一个“关键点”,它在今后十年中会得到广泛应用,为系统设计人员提供更多的选择。对于在FPGA上开发的系统,这些SoCFPGA完善了十多年以来的软核CPU以及其他软核IP。各种技术、商业和市场因素相结合推动了这一关键点的出现,Altera、Cypress®半导体、Intel®和Xilinx®公司等供应商都发布或者开始发售SoCFPGA器件。这一关键点的主要推动因素包括:过渡到并行和多核处理,以提高功效。FPGA成为前沿的新半导体工艺技术嵌入式系统中越来越多的使用了FPGA摩尔定律的经济现实CPU在体系结构上的增强随着SoCFPGA时代的来临,系统设计人员在选择这些器件时需要考虑以下关键策略问题:哪些器件会经历“平台效应”,使得供应商、辅助支撑系统以及用户之间出现“自我增强循环”?哪些器件能够在多种选择中支持IP重用?哪些FPGA技术能够最大限度的降低成本,提高性能?SoCFPGA的关键点业界集成FPGA和CPU系统在第一个十年发展中既有成功也有失败。最初的SoCFPGA在商业上并不是很成功(2),而FPGA中的软核CPU得到了广泛应用(3),这表明市场对FPGA和CPU技术集成有基本的需求。各种新的因素改变了业界环境,导致关键点的出现,SoCFPGA将在市场上获得非常广泛的应用。推动业界这一关键点出现的关键因素包括:计算功效FPGA过渡到前沿工艺技术FPGA在嵌入式系统中的应用摩尔定律的经济现实CPU在体系结构上的增强计算功效计算的发展趋势是并行处理,近期集中在处理器从高成本的单核处理发展到多核实现上(4)。在提高计算性能的同时降低功耗,这促使人们采用FPGA逻辑作为CPU的硬件加速器。(5)一个SoCFPGA系统提高了功效,实现了灵活的软件划分。SoCFPGA支持数百路数据信号连接不同的功能区,实现每秒100-gigabits(Gbps)带宽,甚至更大的带宽,其延时在纳秒级,性能和延时比分立器件要高几个数量级。而且,单个集成平台支持存储器控制器的共享,宽带存储器可以访问硬件加速器。性能的提高以及存储器访问功能支持采用FPGA来实现功能更强的加速器,以满足各种各样的计算要求。由于硬件加速器在功效上要比CPU高1,000多倍,因此,与简单的多核并行方法相比,采用SoCFPGA进行设计是实现高功效计算较好的方法。FPGA过渡到前沿工艺技术在2000年,最新的FPGA采用了130-nm工艺技术进行开发,而目前的CPU采用的是90-nm工艺技术。由于有更高级的CPU,因此,第一代SoCFPGA的推出有些滞后。然而,当今的前沿FPGA采用28-nm工艺技术,相对而言只有很少的商用CPU或者ASSP使用了这一工艺技术,当然在今后有可能使用该技术。FPGA在工艺技术上的优势明显增强了这些集成器件的市场潜力,

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