SoC FPGA进一步提高设计灵活性

在竞争对手发布具有FPGA特性的处理器之后，Altera也迅速发布了其首款28nm处理器，该公司称之为SoC FPGA。Altera亚太区资深市场经理罗嘉鸾表示，SoC FPGA减小了嵌入式系统的电路板面积、功耗和成本，同时提升了系统性能，这一新型处理器结构正在成为趋势，将广泛应用于汽车、工业、视频监控、无线基础设施、计算机和存储等领域。



器件结构和特性



据罗嘉鸾介绍，SoC FPGA系列在单芯片中集成了28nm FPGA架构(Cyclone V或Arria V)、双核800MHz (工业级)ARM Cortex A9 MPCore硬核处理器(每个内核32KB/32KB L1高速缓存)、带宽大于170Gbps的支持纠错码(ECC)的保护存储器控制器、外设和宽带互联等，同时具有NEON媒体处理引擎、单精度/双精度浮点单元、L1和L2高速缓存、ECC保护12KB共享L2高速缓存，以及多种常用外设(2×10/100/1000以太网和2×USB 2.0 OTG、161~216 I/O)，如图1 。其硬核IP资源包括三个支持ECC的保护存储器控制器、精度可调DSP技术(Altera独有)、两个硬核PCIe Gen 2×4和高速收发器(6个10Gbps或30个6Gbps)。



与以往FPGA+CPU的双芯片模式相比，SoC FPGA在性能、功耗、体积和成本上都有着绝对的系统级优势。SoC FPGA处理器的峰值性能达到4,000DMIPS，而功耗不到1.8W；DSP处理能力高达1600GMACS、300GFLOPS；其FPGA通过峰值带宽超过125Gbps的AMBA3.0 AXI总线与ARM CPU互联，相对于双芯片模式，这种内部互联使得电路板设计无需再在处理器和FPGA之间采用外部I/O通路，这使得整个系统功耗降低了30%。另外，处理器系统和FPGA架构是独立供电，只有两种电源，能够以任意顺序配置和启动。工作起来后，可以根据需要关断FPGA部分，以降低系统功耗，并且器件外形封装减小了55%，这些特性都大大降低了电路板使用面积，并因此降低了PCB复杂度和成本。