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處理器FPGA的五問五答
日前Altera與MIPS推出業(yè)界*款的軟式核心處理器的FPGA,請談?wù)劥艘划a(chǎn)品對于處理器IP與FPGA產(chǎn)業(yè)的意義為何?
A1：SoC FPGA時代已經(jīng)來臨。在經(jīng)濟(更高的研發(fā)成本)、技術(shù)(過渡到并行和多內(nèi)核處理，以及FPGA向前沿新工藝技術(shù)的發(fā)展)和市場(CPU體系結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一，以及FPGA在嵌入式系統(tǒng)中日益廣泛的應(yīng)用等)等重要因素的推動下，這些器件達到了關(guān)鍵點。
推出的MP32是業(yè)界的*款100% MIPS2.0體系結(jié)構(gòu)兼容軟核處理器，它針對Altera FPGA進行了優(yōu)化。MP32處理器采用了MIPS軟件和工具輔助系統(tǒng)，支持用戶使用WindRiver VxWorks實時操作系統(tǒng)和Wind River工作臺軟件開發(fā)套裝。我們相信，這可以幫助用戶利用豐富的軟件和工具MIPS輔助系統(tǒng)，以及Altera的嵌入式知識產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核以及Qsys系統(tǒng)集成流程，定制開發(fā)其嵌入式系統(tǒng)。MP32還加速了高度集成的低成本、低功耗MIPS定制嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)。
Altera在嵌入式系統(tǒng)上進行了多年的創(chuàng)新投入后，已經(jīng)啟動了“嵌入式計劃”，目的是建立一個基于一種FPGA設(shè)計流程方法的多家供應(yīng)商、多CPU體系結(jié)構(gòu)SoC FPGA平臺。FPGA設(shè)計流程方法可以用作多種SoC FPGA的基礎(chǔ)，以及使用軟核CPU和其它軟核IP的SoC解決方案?？梢詮腁ltera獲得ARM A9 (硬核)、ARM M1 (軟核)、MIPS (軟核)、Freescale (軟核)和Nios II (軟核) CPU，而Atom E6X5C可配置處理器由In提供。這種集成方法在一種FPGA體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計流程中統(tǒng)一了三種主要的CPU體系結(jié)構(gòu)以及zui流行的基于FPGA的軟核CPU。這種方法實現(xiàn)了平臺效應(yīng)，促進了這一平臺以及支持CPU及其輔助支撐系統(tǒng)的增長和發(fā)展。
Q2: 由于Altera在產(chǎn)品藍圖規(guī)劃上,各自具備ARM與MIPS的處理器核心,請談?wù)勥@兩者的差異性為何?
A2：基于ARM的硬核嵌入式ARM處理器與MP32等軟核處理器的不同是多方面的：相對于要使用的FPGA器件，軟核實現(xiàn)方法是zui靈活的。以MP32和Nios II為例，用戶根據(jù)zui終系統(tǒng)的性能和資源需求，在FPGA器件中選擇使用這類嵌入式處理器，這些FPGA包括我們的低成本Cyclone FPGA，以及高性能Stratix器件等。而且，如果需要進一步增強處理能力，只要邏輯密度支持，用戶可以在FPGA或者HardCopy ASIC器件中盡可能多的置入軟核處理器。
Altera SoC FPGA體系結(jié)構(gòu)在ARM-Cortex A9子系統(tǒng)中將含有多種硬核IP，以及高性能多端口存儲器控制器，以提高存儲器帶寬。FPGA和CPU子系統(tǒng)之間的寬帶低延時互聯(lián)將支持高性能應(yīng)用和的FPGA硬件加速。內(nèi)部交換架構(gòu)將支持的數(shù)據(jù)吞吐量，以及能在系統(tǒng)觀察和調(diào)試。
Q3: 此次軟式核心的FPGA的推出,預(yù)計何時量產(chǎn)?會被先應(yīng)用在何種應(yīng)用市場?
A3：MP32是可以下載的軟核處理器，現(xiàn)在能夠進行評估，并可以購買，由我們的合作伙伴System Level Solutions有限公司(SLS)進行代理。關(guān)于MP32處理器及其詳細規(guī)范的更多信息，請訪問SLS：http://www.slscorp。。ｃｏｍ/pages/mp32.php。醫(yī)療成像和通信市場的前沿企業(yè)目前已經(jīng)開始大批量采用MP32。
MP32處理器實際上有廣泛的市場應(yīng)用領(lǐng)域，例如，用戶發(fā)現(xiàn)集成傳統(tǒng)MIPS微處理器和FPGA有很大的優(yōu)勢：
a) 產(chǎn)品更迅速面市——MP32處理器繼承了多種IP內(nèi)核的優(yōu)勢，支持嵌入式處理、協(xié)議、存儲器控制以及包括視頻、DSP和網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的應(yīng)用。用戶確實可以充分發(fā)揮整個MIPS輔助系統(tǒng)的優(yōu)勢。而且，用戶可以輕松的重復(fù)使用自己的IP，這節(jié)省了開發(fā)定制應(yīng)用的時間，減少了這方面的投入。
b) 系統(tǒng)集成效率——我們的設(shè)計流程基于Qsys系統(tǒng)集成工具，版Quartus II設(shè)計軟件提供這一工具。Qsys自動生成互聯(lián)邏輯，連接IP功能和子系統(tǒng)。采用MP32，用戶可以利用大量的MIPS輔助系統(tǒng)，使用自己熟悉的工具，進一步縮短了設(shè)計時間!
c) 提高系統(tǒng)性能——MP32是軟核處理器，因此，用戶可以盡可能多的使用MP32處理器，只要能夠在所選擇的FPGA器件中置入它們既可，每個處理器完成功能。通過使用多個處理器，您進一步提高了性能?，F(xiàn)在，MP32針對我們的FPGA進行了優(yōu)化。
d) 充分利用已有的軟件投入——MP32處理器與MIPS 2.0體系結(jié)構(gòu)100%兼容，因此，在用戶的定制應(yīng)用中，用戶可以重新使用為自己的MIPS處理器編寫的軟件。他們需要做的是為MP32處理器重新編譯代碼。
e) 利用VxWorks RTOS支持來縮短軟件開發(fā)時間——使用Workbench，Wind River為我們的Stratix III開發(fā)套件開發(fā)了電路板支持包。VxWorks提供了很多實用的軟件和中間件，用戶可以在自己的zui終應(yīng)用中重新使用它們。
Q4: 此款軟式核心的FPGA推出,有加上Wind River的協(xié)助,請談?wù)勝F公司與Wind River的合作狀況,此外,Altrea也有與英特爾的Atom有所整合,這是否會有加乘效果,zui主要的效益為何?
A4：在過去十多年中，我們清楚的認識到CPU體系結(jié)構(gòu)將統(tǒng)一為：ARM、MIPS、PowerPC和x86。這種統(tǒng)一趨勢的主要原因在于軟件特性和功能重用。對于用戶，不需要投入大量的時間和精力在不同的操作系統(tǒng)中重新編寫已有代碼，而是能夠在新設(shè)計中輕松導(dǎo)入并重新使用這類代碼，這對于設(shè)計人員而言是非常重要的。Altera的策略是與軟件和CPU體系結(jié)構(gòu)業(yè)界的者合作，為用戶提供的產(chǎn)品。
Q5: Altera與Xilinx同時在28奈米產(chǎn)品線分別導(dǎo)入處理器核心IP，您認為未來雙方公司的產(chǎn)品藍圖是否會有沖突？還是會有不同的應(yīng)用區(qū)隔？
A5：我們認為在這一領(lǐng)域展開競爭是好事情，這將為用戶帶來更好的產(chǎn)品和解決方案。雖然我們無法對公司的未來規(guī)劃和發(fā)展路線做出評論，但是，對Altera而言，我們通過一個FPGA設(shè)計流程支持多款業(yè)界的嵌入式處理器，包括：
Altera: Nios II處理器
采用世界上zui通用的嵌入式處理器——Nios II，在您應(yīng)用中的結(jié)合外設(shè)、存儲器接口和硬件加速器。其豐富的功能在您的定制芯片系統(tǒng)(SoC)應(yīng)用中實現(xiàn)了的實時控制。
ARM: Cortex-M1
ARM CortexTM-M1處理器滿足了Altera FPGA應(yīng)用的高質(zhì)量標準處理器體系結(jié)構(gòu)需求，幫助您為每一工程選擇*實現(xiàn)方法。
Freescale: V1 ColdFire
小封裝V1 ColdFire內(nèi)核設(shè)計用于入門級32位應(yīng)用。它提高了系統(tǒng)利用率，降低了功耗，性能是8位MCU的十倍以上。
In: E6xx
In Atom處理器E6x5C系列具有在多芯片封裝中含有In Atom處理器E6xx系列以及Altera FPGA的優(yōu)勢。這樣，您能夠更靈活的采用I/O，突出您的設(shè)計優(yōu)勢，迅速適應(yīng)需求的變化。
MIPS: MP32
MP32處理器是支持流行的VxWorks操作系統(tǒng)的業(yè)界*款也是*一款100%兼容MIPS的軟核處理器。您可以重新使用軟件代碼和知識產(chǎn)權(quán)(IP)內(nèi)核，還包括您自己的內(nèi)核，流暢的開發(fā)您的定制應(yīng)用，提高性能。
通過這些非常全面的方法，我們相信能夠在效能、成本效率、靈活性以及產(chǎn)品及時面市等方面滿足用戶的多種需求