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FPGA与处理器核心技术的的应用领域-方案运用

时间:2023-08-06 19:07:00

作为“门之海”,为任何数字功能提供了几乎无限的平台,可以使用通过各种宽度的查找表实现的逻辑表达式来实现。自成立以来,它提供了前所未有的灵活性,同时它们的均匀性和阵列式结构使它们成为最新制造节点的早期采用者。

尽管始终处于半导体技术的前沿,但性能仍然是依赖于日益复杂的路由模式和时钟结构的架构的限制因素;正是出于这个原因,供应商首先使用硬连线的知识产权(IP)块实现了关键功能。

对更高性能和最佳功耗的无穷无尽的需求促使FPGA供应商将越来越多的固定功能IP集成到他们的产品中。虽然stalwart可能认为这是对FPGA技术核心优势的侵蚀,但实际上它提供了对逻辑结构中难以实现或难以实现的补充功能的访问。

高端FPGA的核心市场之一一直是电信;在这里,性能是关键,成本可以是次要的。为了满足这一需求,FPGA现在集成了大量针对数据路径的IP,例如高速以太网,以及其他串行收发器,以及最近的光学。它们与其他性能关键功能(如PLL和D模块)相邻。添加软核处理器以处理控制路径功能的能力意味着大型FPGA在该领域仍然非常流行,通常优于ASIC

虽然软核可以解决许多任务,特别是在最新和最快的FPGA中,它们仍然有限,可能不适合性能很重要的其他任务。因此,有些自然地,IP集成的扩展看到了“硬”处理器内核的引入;这个概念经过多次迭代才能完全实现,但现在正在许多应用领域产生重大影响。

在FPGA中嵌入硬核处理器内核的早期尝试未能激发整个行业的兴趣或革新技术:太多,太快,也许。整个行业都回归到软核选项上,但很快就会发现嵌入式处理器确实存在市场;它只需要正确的解决方案。可以说,结果证明是

今天有许多FPGA提供嵌入式ARM内核以及软核选项,原因很明显;性能得到保证。此外,在FPGA架构中通过硬件加速扩展硬核的能力开辟了更多的应用领域,FPGA厂商现在热衷于探索这些领域。

SoC

从概念上讲,FPGA供应商将逻辑结构和硬IP集成为片上系统(SoC)方法,这一术语被处理器供应商广泛使用。整合其他功能。这包括提供可配置逻辑的处理器,例如PSoC系列。在性能方面,嵌入式处理器子系统不仅适用于高端产品;Altera现在在其高性能Stratix,中档Arria和低成本Cyclone系列中提供基于ARM的SoC解决方案。

从系统层面来说,在FPGA中包含处理器子系统不需要在物理上支配它。图1显示了Altera的Arria V,它清楚地显示了基于ARM Cortex-A9 MPCore子系统的硬处理器系统(HPS),它只占硅的一小部分。这反映在图2中,即低成本Cyclone V的框图,它也集成了HPS。

可提供单核或双核ARM Cortex-A9子系统及其FPGA架构。

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