FPGA的系统架构组成和器件互联问题“PG电子平台”

本文摘要:一般来说来讲,一个好汉三个老大,一个原始的嵌入式系统中由分开一个FPGA用于的情况较较少。一般来说由多个器件人组已完成,例如由一个FPGA+CPU来包含。一般来说为一个FPGA+ARM,ARM负责管理软件配置管理,界面输出外设操作者等操作者,FPGA负责管理大数据量运算,可以看作CPU的专用协处理器来用于,也常会用作拓展外部模块。常用的有ARM+FPGA,DSP+FPGA,或者网络处理器+FPGA等种种架构形式,这些架构形式包含整个高速嵌入式设备的处置形态。

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一般来说来讲,一个好汉三个老大,一个原始的嵌入式系统中由分开一个FPGA用于的情况较较少。一般来说由多个器件人组已完成,例如由一个FPGA+CPU来包含。一般来说为一个FPGA+ARM,ARM负责管理软件配置管理,界面输出外设操作者等操作者,FPGA负责管理大数据量运算,可以看作CPU的专用协处理器来用于,也常会用作拓展外部模块。常用的有ARM+FPGA,DSP+FPGA,或者网络处理器+FPGA等种种架构形式,这些架构形式包含整个高速嵌入式设备的处置形态。

  被迫说道的是,随着技术的变革,现在CPU中构建的单元也随之减少,例如TI的达芬奇架构的处理器内部一般来说由ARM+DSP包含。同时异构的处理器形态业渐渐风行,如ARM9+ARM7的结构。这类一个主要处置系统(ARM9)外带辅助处置系统(ARM7)的设计,某种程度沦为现在处理器设计的风行方向。

主处置系统运营嵌入式操作系统,而辅助处理单元则专心某一些的专用领域的处置。这些系统的应用于增加了FPGA作为CPU协处理单元的领域。因为却是FPGA比起ARM等风行嵌入式处理器价格要比较较高。

  在这种情形下,FPGA的厂商或许也感受到了压力,不约而同发售了带上ARM硬核的FPGA,例如ALTERA的和XILINX的ZYNQ和ALTERA的SOCFPGA。这是即是相互竞争的必须,也是同众多CPU厂商一掰手腕的杰作。即使在这两种在趋势下,经典的处理器+FPGA的设计依然可看作为高性能嵌入式系统的典型配备。  经典的处理器+FPGA的配备中有多种的架构形式,即多个处理器单元,有可能是ARM,MIPS,或者DSP,FPGA也有可能是多片的配备,明确架构形式于明确处置的业务涉及和目标设备的定位也涉及。

因为FPGA作为非常简单业务流大数据量的处置形态依然是CPU无可比拟的优势,FPGA内部可以研发大量业务数据分段,从而构建高速的数据处理。  在构建高速处置方面,CPU的另一个发展趋势是多核,多核处理器也能处置大数据量的业务的分段,例如业界TERILA已发售64核的多核处理器,使用MIPS处理器,通过二维MASH网络连接在一起,构成NOC的结构。在性能上早已和现有的高速FPGA的处置能力上不相上下。

但是多核处理器的被迫说道的问题就是,同一业务流分配到多核处置上后,如须要交互,例如采访同一资源,就不会导致读取的内存完全一致的问题,解决问题的这一问题的天然思路是加锁,即在变量采访上加磁矩锁住,但是带给的问题就是处置性能的急剧下降。而FPGA无论并行处理和同一变量的采访,都可以变为工程师的设计水平的问题,没原理性的挑战。  FPGA的几种热门应用于  没一种器件可以符合全人类的众多市场需求,因此不必担忧FPGA没用武之地。

必然是一系列产品的人组。下面主要讲解一下FPGA可以作为现今热门场景的几种应用于。  (1)网络存储产品,尤其是现在的NAS,或者SAN设备上,其存储的时间、模块、安全性等都拒绝较高,而FPGA无论处置性能还是拓展模块的能力都使其在这一领域大有作为。

现在高端FPGA单片就可以拓展32个或者更好4G或者8G的FC模块。并且其协议处置比较的相同,也使FPGA在这一领域有大量的有可能应用于。

  (2)高速网络设备,现在高速网络设备10G、40/100G以太网设备领域,某种程度FPGA也是关键的处理部件。尤其是IPv6的商用化及大数据对于基础设施的高拒绝,都使这一领域的处置应用于不会渐渐普遍,这一领域一般来说是高速网络处理器(NP)+FPGA的典型架构。  (3)4G等通信设备,对于新一代通信基站的信号处理,FPGA+DSP阵列的架构就是绝配。

特别是在专用处置芯片面世之前,这样的架构可以确保新一代通信基础设施的很快研发和部署。  没极致的架构,只有适合的人组,各种芯片和架构都是为应用服务,相互的渗入是趋势,也是必定。FPGA比较处理器的可编程领域,依然归属于小众(虽然人数也不少)。但是只不过一则笑话所说:大腿虽然比根命根子细,但绝没命子最重要。

这算开个笑话。FPGA的构建为以后的芯片化留给了许多有可能和想象空间,从而在应用于大量愈演愈烈时通过芯片化来大幅度降低成本,这这也正是其他可编程器件所无法相提并论的。


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