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在可编程逻辑器件里嵌入软核或硬核处理器可增强器件的控制功能,使其成为带处理器的FPGA。而赛灵思Zynq系列独辟蹊径,它更像一个带FPGA功能的处理器,未来或将与嵌入式处理器展开正面竞争。

作者:李明骏

 

为增强可编程逻辑器件的控制功能,常见的方式是在它里面嵌入处理器内核,目前领先FPGA供应商都分别推出了多种嵌入式硬核或软核处理器供用户选用。因此当2010年赛灵思发布新技术,将基于ARM Cortex-A9 MPCore处理器平台与该公司28nm低功耗高性能FPGA结合在一起时,并没有引起人们的特别关注,认为只是为FPGA多了一种内核选项而已。今年三月,该公司重磅推出将可编程逻辑与双核Cortex-A9处理系统集成在一起的可扩展处理平台,不仅以全新的产品名称Zynq为其命名,而且详细介绍了系列产品规划,消息发布后立刻在业界掀起一阵波澜。

与过去采用嵌入式处理器的FPGA不同,Zynq产品系列的处理系统不仅能在开机时启动并运行独立于FPGA的操作系统,而且还可根据需要配置可编程逻辑,同时软件编程模式与全功能基于标准ARM核的SoC毫无二致,完全采用以处理器为中心的开发流程。换句话来说,它不再是传统意义上“带处理器的FPGA”,而更应该算是一个“带FPGA功能的处理器”。

据赛灵思公司全球市场及业务发展高级副总裁Vin Ratford介绍,新的可扩展处理平台芯片硬件的核心本质就是将通用的双ARM Cortex-A9 MPCore处理器系统作为“主系统”,结合低功耗28nm工艺技术,以实现高度的灵活性、强大的配置功能和高性能。由于该新型器件的可编程逻辑部分基于赛灵思28nm 7系列FPGA,因此该系列产品的名称中添加了“7000”,以保持与7系列FPGA的一致性,同时也方便日后本系列新产品的命名。

由于是以处理器为核心,嵌入式系统软件应用工程师可以利用他们熟悉的ARM工具流程进行系统开发与调试,包括Eclipse环境、Xilinx Platform Studio软件开发套件(SDK)、ARM Development Studio 5和ARM RealView开发套件(RVDS),或ARM互联社区和赛灵思联盟计划生态系统的领先厂商提供的编译器、调试器和应用。

应用软件工程师可从一系列预配置处理器系统启动代码中进行选择,满足单处理器、非对称多处理器(AMP)或对称多处理器 (SMP)CPU拓扑要求。这种预配置的启动代码作为实例启动代码,可就选定的拓扑采用适当的外设、驱动程序和API,满足特定评估板的要求。这就让软件工程师无需依靠任何硬件或固件工程师就能启动设计工作。

为了让软件应用跟上硬件设计的步伐,固件工程师可采用ISE设计套件嵌入式版本的新功能:处理器配置工具(PCT)。PCT能以图形化形式帮助开发人员配置处理子系统中的系统级寄存器和外设寄存器。配置后,配合启动代码使用的PCT输出配置文件可创建定制启动环境,随后即可用SDK编译和调试开发板支持包。

硬件设计流程类似于ISE设计套件中的嵌入式处理器设计流程,不过可扩展处理平台新增了一些步骤。处理子系统是一个带有众多通用外设的完整双处理器系统。硬件设计人员可在可编程逻辑中为处理子系统添加更多外设,从而提高处理能力。

Zynq-7000系列共包括4款产品,其中ARM处理器核部分完全相同,但可编程逻辑资源的可扩展性有所不同,因而适用于不同的应用。Zynq-7030和Zynq-7040这两个较大的器件均具备高速低功耗的串行连接功能,其内置的千兆位级收发器运行速度高达10.3125Gbps。这两款产品分别提供约190万和350万个ASIC门(即125,000和235,000个逻辑单元),DSP峰值性能分别达480 GMAC和912 GMAC。Zynq-7010和Zynq-7020这两款较小的器件分别提供约43万和130万个ASIC门(即30,000和85,000个逻辑单元),DSP峰值性能分别为58 GMAC和158 GMAC。Zynq-7000系列专为要求高处理性能的嵌入式系统而构建,其目标市场包括汽车驾驶员辅助、智能视频监控、工业自动化、航空航天与军用、广播以及新一代无线应用等。

Ratford表示,Zynq-7000器件将于2011年下半年开始供货,计划2012年批量生产。“批量生产后Zynq-7010的价格将低于15美元,这对于ASSP器件而言非常有竞争力,而Zynq-7040的价格也不会超过100美元。”他说道。显然,赛灵思并不满足于仅仅聚焦在可编程逻辑领域,而是把目光瞄向更为广泛的嵌入式SoC处理器市场,未来与传统嵌入式处理器厂商必将有一番激烈的较量。

 

(注:本文原文刊载于《集成电路应用》2011年第4期,转载请注明出处。)

 

楼主可见

  1. xj0126 1#

    FPGA的前景很好。。。啊