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FPGA和他那些小同伴们的体系架构构成

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揭晓于 2016-4-14 14:44:20 | 只看该作者 申搏sunbet7.1.1 |倒序阅读 |浏览模式
原文转自 作者:阿昏豆的博客——阿昏豆

FPGA和他那些小同伴们的体系架构构成
       凡是来说,“一个好汉三个帮”,一个完好的嵌入式体系中由零丁一个FPGA利用的状况较少。凡是由多个器件组合完成,比方由一个FPGA+CPU来组成。凡是为一个FPGA+ARM,ARM卖力软件配置管理,界面输入外设操纵等操纵,FPGA卖力大数据量运算,能够看作CPU的公用协处理器来利用,也常会用于扩大内部接口。常用的有ARM+FPGA,DSP+FPGA,大概网络处理器+FPGA等各种架构情势,这些架构情势组成全部高速嵌入式装备的处置形状。
       不得不说的是,跟着手艺的进步,如今CPU中集成的单位也随之增长,比方TI的“达芬奇”架构的处理器内部凡是由ARM+DSP组成。同时异构的处理器形状业逐步盛行,如ARM9+ARM7的构造。这类一个次要处置体系(ARM9)外带帮助处置体系(ARM7)的设想,一样成为如今处理器设想的盛行标的目的。主处置体系运转嵌入式操作系统,而帮助处置单位则专注某一些的公用范畴的处置。这些体系的使用削减了FPGA作为CPU协处置单位的范畴。由于究竟结果FPGA比拟ARM等盛行嵌入式处理器价钱要相对较高。
       在这类情况下,FPGA的厂商仿佛也感触感染到了压力,不谋而合推出了带ARM硬核的FPGA,比方ALTERA的  和XILINX的ZYNQ和ALTERA的SOC FPGA。这是即是相互合作的需求,也是同浩瀚CPU厂商一掰伎俩的杰总。即便在这两种在趋向下,经典的处理器+FPGA的设想仍旧可看作为高机能嵌入式体系的典范设置。
        经典的处理器+FPGA的设置中有多种的架构情势,即多个处理器单位,能够是ARM,MIPS,大概DSP,FPGA也能够是多片的设置,详细架构情势于详细处置的业务相干和目的装备的定位也相干。由于FPGA作为简朴业务流大数据量的处置形状仍旧是CPU无与伦比的优势,FPGA内部能够开辟大量业务数据并行,从而实现高速的数据处理。
       在实现高速处置方面,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并行,比方业界TERILA已推出64核的多核处理器,接纳MIPS处理器,经由过程二维MASH网络毗连在一起,构成NOC的构造。在机能上曾经和现有的高速FPGA的处置才能上八两半斤。可是多核处理器的不得不说的成绩就是,统一业务流分派到多核处置上后,如需交互,比方会见统一资本,就会形成读写的缓存分歧的成绩,处理的这一成绩的自然思绪是加锁,即在变量会见上加自旋锁,可是带来的成绩就是处置机能的急剧降落。而FPGA不管并行处置和统一变量的会见,都能够变成工程师的设想程度的成绩,没有原理性的应战。
       没有一种器件能够满意全人类的浩瀚需求,因而不消担忧FPGA没有用武之地。肯定是一系列产物的组合。上面次要引见一下FPGA能够作为当今热点场景的几种使用。
(1)网络存储产物,特别是如今的NAS,大概SAN装备上,其存储的工夫、接口、安全性等都要求较高,而FPGA不管处置机能仍是扩大接口的才能都使其在这一范畴无所作为。如今高端FPGA单片就能够扩大32个大概更多4G大概8G的FC接口。而且其和谈处置相对的牢固,也使FPGA在这一范畴有大量的能够使用。
(2)高速网络设备,如今高速网络设备10G、40/100G以太网装备范畴,一样FPGA也是枢纽的处置部件。特别是IPv6的商用化及大数据关于基础设施的高要求,都使这一范畴的处置使用会逐步普遍,这一范畴凡是是高速网络处理器(NP)+FPGA的典范架构。
(3)4G等通讯装备,关于新一代通讯基站的旌旗灯号处置,FPGA+DSP阵列的架构就是绝配。特别是在公用处置芯片面世之前,如许的架构能够包管新一代通讯基础设施的疾速研发和布置。
      没有完善的架构,只要适宜的组合,各类芯片和架构都是为应用服务,相互的浸透是趋向,也是一定。FPGA相对处理器的可编程范畴,仍旧属于小众(固然人数也不少)。可是正像一则笑话所说:大腿固然比根命脉粗,但决没有命子主要。这算开个打趣。FPGA的实现为当前的芯片化留下了很多能够和设想空间,从而在使用大量发作时经由过程芯片化来大幅降低成本,这这也恰是其他可编程器件所不能相比的。

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沙发
揭晓于 2019-4-3 09:44:47 | 只看该作者
不错,楼主辛劳了!
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