赛灵思可扩展处理平台将触角伸向SoC领域

上网时间: 2011年03月17日? 作者:Nicole Chen? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:FPGA? Zynq-7000? 处理器?

智能视频监视、汽车驾驶员辅助、工业控制、航空航天与军用、广播级摄像机等高端嵌入式应用对于处理与计算性能水平的要求不断提升。当涉及到性能、功耗、芯片成本、总拥有成本、上市时间、灵活性、可扩展性等各种需求时,现有的单个处理器、单个ASIC或ASSP或单个FPGA的方案可能都无法同时满足。

那么,是否有一种方案能够解决上述所有需求之间的冲突呢?赛灵思(Xilinx)的全球首款可扩展处理平台Zynq系列正是为应对这一问题而推出。

赛灵思全球营销高级副总裁Vin Ratford表示,Zynq-7000系列的推出标志着赛灵思将与传统SoC厂商在某些领域展开竞争。他指出,“Zynq是一种以处理器为中心的解决方案。”这种新型器件将完整的ARM Cortex-A9 MPCore处理器片上系统(SoC)与28nm低功耗可编程逻辑紧密集成在一起,从而使得系统架构师和嵌入式软件开发人员能够通过串行(使用ARM处理器)和并行(使用可编程逻辑)处理相结合的方式,满足各种复杂的高性能应用的需求,同时可以利用高度集成的优势大幅降低成本和功耗,并缩小产品尺寸。

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赛灵思全球首款可扩展处理平台Zynq系列

Zynq-7000嵌入式处理平台系列拥有四款新型器件(Zynq-7010/7020/7030/7040),均采用带有NEON扩展的双核ARM Cortex-A9 MPCore处理系统,支持单/双精度浮点运算。该系统通过硬连线完成了包括L1、L2 缓存、存储器控制器以及常用外设在内的全面集成。“出于降低功耗的考虑以及目标应用的工作频率并不需要那么快,我们将ARM处理器内核的工作频率设为800MHz。”Vin Ratford说。

与采用嵌入式处理器的FPGA不同,该处理系统不仅能在开机时启动并运行各种独立于可编程逻辑的操作系统,而且还可根据需要配置可编程逻辑。利用这种方法,软件编程模式与全功能的标准ARM处理SoC毫无二致。

其次,处理系统和可编程逻辑之间的高带宽AXI-4互联能以极低的功耗支持千兆位级数据传输,通过采用ACP端口增强了硬件加速,并在多个软处理器的情况下提高缓存一致性,从而解决了控制、数据、I/O和存储器之间的常见性能瓶颈问题。

Zynq-7000系列可分别提供30,000至235,000个逻辑单元,多达760个DSP引擎有助实现大规模并行处理,超过3000个内部互连相当于高达100Gb的带宽。该系列产品的灵活性也高于任何标准处理解决方案,拥有54个处理器I/O、350个多标准和高性能I/0、灵活的存储器接口以及高性能集成串行收发器。

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采用Zynq-7000的嵌入式设计流程

Vin Ratford强调,可编程逻辑的并行处理能力使得开发人员不仅可以解决多种不同信号处理应用中的大量数据处理问题,而且还能通过实施更多外设来扩展处理系统的特性。例如,在汽车辅助驾驶系统中,图形处理和识别技术需要在低功耗低成本、高集成度的基础上实现大幅DSP加速的单芯片平台,Zynq-7000系列的DSP和存储性能能够完全满足最严苛的要求,基于双Cortex-A9 MPCore的处理系统配合可编程逻辑的并行处理能力则为图形处理和高级分析功能提供了所需的计算能力。

Zynq-7000系列的可编程逻辑完全基于赛灵思最新7系列FPGA架构来设计,可确保28nm系列器件的IP核、工具和性能100%兼容。最小型的Zynq-7010和Zynq-7020均基于专门针对低成本和低功耗优化的Artix-7系列;较大型的Zynq-7030和Zynq-7040器件基于包括4至12个10.3Gbps收发器通道,可支持高速片外连接的中端Kintex-7系列。在成本方面,最简单的Zynq-7010售价约为15美元,高端的Zynq-7040则不超过100美元。

软件开发人员现可充分利用Eclipse环境、Xilinx Platform Studio软件开发套件(SDK)、ARM Development Studio 5(DS-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。利用赛灵思的ISE设计套件所提供的综合而全面的硬件开发环境,Zynq-7000 系列的可编程逻辑可以通过定制最大化系统级性能,满足特定应用的各种需求。

Zynq-7000可扩展处理平台将于2011年下半年开始提供工程样品。目前已获得风河、Petalogix、Micrium提供操作系统支持;ARM、风河、Lauterbach、CodeSourcery、美国国家仪器、Mentor提供开发工具支持;ARM、安富利、Xylon、美国国家仪器提供平台支持。

Vin Ratford 最后指出:“Zynq-7000系列为设计人员提供了一个综合平台,可以帮助他们推出自己定制的标准产品,包括从基于 Artix-7 FPGA系列的功能的极低成本、极低功耗解决方案到基于Kintex-7系列的更全面、以性能为导向的高端解决方案。处理系统与可编程逻辑的紧密集成不仅能有效降低系统材料清单成本、功耗与尺寸,而且还能作为‘创新引擎’,推动创新应用的发展,将传统FPGA技术市场向嵌入式系统领域大幅扩展。”无疑,Zynq-7000为嵌入式开发提供了另一种可能,但其能否真正为FPGA拓展全新的应用领域?我们拭目以待。


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