業界首款基于ARM處理器的可擴展式處理平臺架構

　　目前的軟/硬件實際情況

　　由于種種原因，大多數嵌入式處理系統都是以處理器為核心，很大程度上是因為設計人員希望盡可能多地使用傳統代碼，從而提高工作效率。大多數設計團隊也會預見到，市場部或企業其他部門肯定會提出修改要求，這種修改可能導致項目延遲，影響工作效率。賽靈思可擴展式處理平臺的核心就是將基于 ARM 處理器的一般性基礎 SoC 作為“主設備”，配合提供高度靈活性、可配置性和高性能的可編程邏輯，發揮最新的低成本低功耗 28 nm 工藝技術的優勢。

　　2010 年 2 月，賽靈思宣布[i]，該公司正在構建采用 28 nm 高介電層/金屬閘 (HKMG)、高性能低功耗工藝技術的全新一代 FPGA。選擇這一工藝技術將幫助賽靈思推出大幅降低功耗的FPGA，并發揮新一代技術的高級“可用性能”[ii]，而這在以前是不能實現的。

　　在許多高性能微處理器中，最重要的設計特性就是原始內核速度。相比較而言，FPGA 能以較低的轉換速率執行高性能數據處理，設計人員可利用 FPGA 架構自身的并行處理優勢，在時鐘運行速率比輸入輸出線速低很多的情況下實現較寬的數據路徑。在器件容量提升2倍的情況下，28 nm 技術可實現更高的流水線和并行處理能力，在可接受的g功耗預算范圍內進一步提升內核性能。這類似于微處理器向多核設計發展的趨勢，也就是說，每個內核的工作速率降低，但多核并行工作，仍能比單核高速工作實現更高的性能。

　　賽靈思的所有 28nm 可編程邏輯都采用一體化的 ASMBL™架構，將支持所有低成本、高性能產品系列間以及可擴展式處理平臺上的設計移植。就處理器而言，作為基礎的通用SoC 將提供人們所熟悉的“處理器首先啟動”處理平臺，并支持：

　　· 通過在雙核配置中使用 ARM Cortex™-A9 MPCore™ 支持高性能低功耗通用應用處理器。

　　· 支持常用的和必需的通信接口，如千兆以太網和 CA，以及外設和器件接口(USB、 SDIO、I2C、SPI、UART)。

　　· 動態存儲器的存儲接口，如滿足啟動及其它非易失存儲需求的 DDR 類型存儲器和閃存

　　· 使用 ARM AMBA®-AXI 的高性能現代化 SoC 互聯機制，確保不同 SoC 組件和存儲器等之間能實現低時延和高吞吐量。

　　可擴展式處理平臺架構這種以處理器為核心的方法使嵌入式軟件開發人員能夠移植代碼，因為他們可以使用支持 ARM處理器的業界標準操作系統 (OS)，以及他們熟悉的使用 ARM® RealView® 及相關第三方工具、基于 Eclipse 的 IDE、GNU、賽靈思軟件開發套件等其它工具的軟件開發與調試環境。

　　正如 FPGA 目前在系統中用于執行協處理工作一樣，賽靈思可擴展式處理平臺使設計團隊能通過可編程邏輯擴展系統功能，執行 ARM生態系統成員和賽靈思開發的專用加速器和外設以及定制加速器和外設功能。Xilinx Platform Studio (XPS) 工具套件作為 ISE® 設計套件的一部分，可用來開發并調試器件的可編程邏輯部分，并幫助硬件設計人員創建和實施AMBA® 支持的 IP 模塊，從而擴展處理器系統性能，這就是賽靈思所說的“可插接IP (Socketable IP)”，也是推動賽靈思與 ARM 合作定義 AXI4 互聯協議 AMBA 4 規范的關鍵因素。[iii]

　　可擴展式處理平臺的共同開發流程使系統架構師、邏輯設計人員和軟件開發人員能夠用他們熟悉的編程環境并行開展工作，這就是說，他們不僅能就系統功能與性能盡早做出關鍵分區決策，而且還可在整個開發過程中輕松進行修改。[iv] 舉例來說，Cortex-A9 可控制可編程邏輯實施的定制外設的數據傳輸。開發人員可運行協仿真來檢測給定功能在硬件中的運行速度是否比在軟件中運行得快，也能決定是否在硬件中采用特定軟件來加速功能。這樣，我們就能在處理器代碼中釋放出更多空間，用于執行其他命令。不過，現在作架構決策不只是硬件設計師的事，軟件開發人員也有機會決定器件的工作方式。

　　展望未來

　　下一步，賽靈思及其合作伙伴將開發全套通用標準化加速器和外設以及相關驅動程序和API，進一步幫助軟件和系統開發人員在減少硬件設計工程師參與協助的情況下向設計方案添加功能。許多加速器和外設將以 IP 核的形式出現，配合賽靈思實現目標設計平臺戰略，提供嵌入式開發工具、方法、IP 和技術支持。

　　為了進一步提高從軟件代碼向硬件轉變的優勢，賽靈思還與 “C 語言到 FPGA” 編譯器流程的重點廠商合作，共同為嵌入式軟件和系統開發人員提供用 C 語言方便構建處理器函數的方式，并將其移植到可編程邏輯擴展模塊(通過 C 語言到 FPGA 綜合)。賽靈思是BDTI 高級統合工具認證計劃的支持者。軟件開發人員能使用自己最喜愛的商業開發工具，同時賽靈思也將提供自己基于 GNU 的編譯器、調試器和驅動程序，并為常用的商業開發工具提供開放式支持。

　　今天宣布推出的產品標志著賽靈思將開始與客戶、合作伙伴以及其他第三方廠商展開合作，共同幫助系統架構師對適用于新一代嵌入式系統的可選設計方案進行評估。賽靈思將于2011年年中公開發布采用可擴展式處理平臺構建的相關產品系列的詳細信息，敬請期待。