可擴(kuò)展式處理平臺(tái)提升嵌入式系統(tǒng)性能

無論是汽車駕駛輔助、智能視頻監(jiān)控、工業(yè)自動(dòng)化、航天與國防或是無線通信等終端應(yīng)用，功能的日益復(fù)雜使得嵌入式系統(tǒng)對(duì)性能、功耗、成本、尺寸和靈活性提出了更高要求。為此，賽靈思公司(Xilinx)推出全新的可擴(kuò)展處理平臺(tái)(Extensible Processing Platform)架構(gòu)，該平臺(tái)將完整的ARM Cortex-A9 MPCore處理器片上系統(tǒng)(SoC)與集成了28nm低功耗和高性能的可編程邏輯結(jié)合在一起，使得嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可同時(shí)擁有串行和并行處理能力，減少開發(fā)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施所花費(fèi)的時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品差異化設(shè)計(jì)。

與以往以FPGA為中心的開發(fā)方式不同，賽靈思可擴(kuò)展式處理平臺(tái)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了一種以ARM處理器為核心的設(shè)計(jì)和開發(fā)方法，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的計(jì)算與處理能力，同時(shí)降低成本與功耗。開發(fā)人員同時(shí)采用串行(使用 ARM 處理器)和并行處理(使用可編程邏輯)功能，以滿足應(yīng)用對(duì)較高性能的需求，同時(shí)更高集成度還能帶來低成本、低功耗和小型化等優(yōu)勢(shì)。

此外，通過高帶寬AMBA-AXI互聯(lián)與處理器系統(tǒng)緊密結(jié)合，可編程邏輯能夠使用現(xiàn)成的IP和/或定制IP將關(guān)鍵的系統(tǒng)功能速度提升高達(dá)100倍。這種架構(gòu)方法不僅能解決并行和串行計(jì)算環(huán)境、存儲(chǔ)器以及I/O之間的常見性能瓶頸問題，而且還能讓處理器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括動(dòng)態(tài)重配置在內(nèi)的可編程邏輯配置控制。

ARM中國總經(jīng)理兼銷售副總裁吳雄昂表示，ARM多核應(yīng)用處理器對(duì)第三方軟件有廣泛的支持，如Flash等，它具有非常強(qiáng)大的處理能力而且功耗更低。另一方面，接口的處理能力在很大程度上決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能，采用不同的接口，系統(tǒng)運(yùn)算能力將會(huì)產(chǎn)生很大區(qū)別。“我很高興看到，在新的AMBA/AXI接口上，能夠獲得很好的數(shù)據(jù)吞吐能力。”吳雄昂說。

賽靈思最新的28nm高性能低功耗工藝廣泛應(yīng)用在該架構(gòu)上。賽靈思公司全球市場(chǎng)營銷及業(yè)務(wù)開發(fā)高級(jí)副總裁Vin Ratford介紹：“統(tǒng)一的FPGA架構(gòu)提供了可擴(kuò)展性的產(chǎn)品系列，并使整體功耗得到大幅降低，其中靜態(tài)功耗可以降低50%。”硬件和軟件共同開發(fā)的流程使系統(tǒng)架構(gòu)師和軟件開發(fā)人員能夠在他們熟悉的編程環(huán)境中并行開展工作，他們不僅能就系統(tǒng)功能與性能盡早做出決策，而且還可在整個(gè)開發(fā)過程中輕松進(jìn)行修改。

這種以軟件為核心的開發(fā)流程能夠提供完整的處理器系統(tǒng)，包括高速緩存、存儲(chǔ)控制器以及常用的連接和IO外設(shè)，并能在開機(jī)時(shí)啟動(dòng)并運(yùn)行目前流行的各種操作系統(tǒng)，如Linux、風(fēng)河系統(tǒng)的VxWorks、Micrium的uC-OSII等。“當(dāng)復(fù)位啟動(dòng)的時(shí)候，硬核SoC將會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)操作系統(tǒng)，而不會(huì)等到FPGA先啟動(dòng)。”Vin Ratford強(qiáng)調(diào)。ARM架構(gòu)及ARM Connected Community行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)則進(jìn)一步幫助嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員提高生產(chǎn)力，同時(shí)通過在ARM每個(gè)內(nèi)核速度高達(dá)800MHz的雙核Cortex-A9MPCoreA9 MPCore處理器構(gòu)建賽靈思的子系統(tǒng)架構(gòu)，并結(jié)合賽靈思高性能、低功耗28nm可編程邏輯的并行處理能力，可以實(shí)現(xiàn)卓越的高性能。

Vin Ratford指出，“軟件與硬件共同開發(fā)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)就是硬件工程師在開始系統(tǒng)架構(gòu)的同時(shí)，軟件工程師也可以開展他們?cè)O(shè)計(jì)，這時(shí)候，工程師可以比較硬件和軟件環(huán)境，找到系統(tǒng)的瓶頸，還可以實(shí)現(xiàn)硬件加速。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程不同的是，賽靈思新的可擴(kuò)展平臺(tái)是以軟件工程師為主導(dǎo)，從開發(fā)第一天開始軟件工程師就可以開始做設(shè)計(jì)，因此效率大為提升。”

軟件開發(fā)人員可以充分利用基于ARM技術(shù)的現(xiàn)有系統(tǒng)代碼，并使用大量現(xiàn)成的開放源代碼以及已經(jīng)商用的軟件組件庫。“我們支持一些主流的操作系統(tǒng)，如Linux等，其IP核可由ARM強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)提供，使賽靈思的工具得到充分發(fā)揮。這將有助于客戶的產(chǎn)品更快進(jìn)入市場(chǎng)。”Vin Ratford說。

賽靈思可擴(kuò)展式處理平臺(tái)。