專家解讀：從“膠合邏輯專業(yè)戶”到強(qiáng)大的業(yè)務(wù)處理平臺(tái)
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1985年，賽靈思公司推出了全球首款 FPGA 產(chǎn)品，XC2064。這只是一顆采用 2μm 工藝，包含 64 個(gè)邏輯模塊和 85,000 個(gè)晶體管，門數(shù)量不超過 1,000 個(gè)的芯片。這個(gè)小小芯片的發(fā)明，被稱為“震撼世界的 25 款微芯片”之一， 催生了一個(gè)數(shù)十億美元規(guī)模的產(chǎn)業(yè)，也使得 FPGA 發(fā)明者，賽靈思公司創(chuàng)始人之一 Ross Freeman 與摩爾定律發(fā)明者、電燈發(fā)明者等人一樣，榮登美國(guó)發(fā)明家名人堂。
什么是FPGA？
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程邏輯器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了全定制電路的不足，又克服了原有可編程邏輯器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。
最初的這款 FPGA，由于其內(nèi)部的硬件資源都是一些呈陣列排列的、功能可配置的基本邏輯單元，以及連接方式可配置的硬件連線。所以，F(xiàn)PGA 在長(zhǎng)期應(yīng)用過程中被業(yè)界冠以“膠合邏輯專業(yè)戶”的別名（誰也不會(huì)想到與當(dāng)今數(shù)據(jù)大爆炸有任何瓜葛）。另外，早期的 FPGA 應(yīng)用研發(fā)工程師都是由硬件工程師兼職，其主流設(shè)計(jì)思路都是基于 PCB 原理圖的硬件連線，從而更加固化 FPGA “膠合邏輯”的印象。—— 維基百科
然而，35年過去了，隨著市場(chǎng)需求的不斷發(fā)展和賽靈思技術(shù)的不斷創(chuàng)新，以及賽靈思在六七年前就開始推動(dòng)的從器件到平臺(tái)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型， FPGA 儼然已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟、穩(wěn)定、高性能的技術(shù)。FPGA 在系統(tǒng)中逐漸由配角變成主角，從普通的膠合邏輯擴(kuò)展到業(yè)務(wù)處理，從應(yīng)用于原型驗(yàn)證擴(kuò)展到大規(guī)模應(yīng)用于量產(chǎn)設(shè)備中。今天的可編程平臺(tái)已經(jīng)是最多擁有數(shù)百萬六輸入查找表的強(qiáng)大處理器件。
當(dāng)然，從簡(jiǎn)單的膠合邏輯到強(qiáng)大的業(yè)務(wù)處理平臺(tái)， 并不僅僅只是集成更多查找表的軍備競(jìng)賽。如何貼近應(yīng)用？為應(yīng)用優(yōu)化？才是真正決定性的因素。
為更高帶寬，更安全，更實(shí)時(shí)的通信市場(chǎng)所量身打造
Versal Premium 是賽靈思發(fā)布的第三款 ACAP（自適應(yīng)計(jì)算加速）架構(gòu)的強(qiáng)大的處理平臺(tái)。下圖是 Versal Premium 的一些關(guān)鍵特性，其融軟件可編程能力與動(dòng)態(tài)可配置硬件加速、預(yù)制連接和安全功能為一體，為加快產(chǎn)品上市進(jìn)程提供了強(qiáng)大引擎。
作為Versal ACAP 的最新產(chǎn)品系列， Versal Premium 系列可提供比當(dāng)前FPGA高達(dá)三倍的吞吐量，且內(nèi)置以太網(wǎng)、Interlaken 和加密引擎以打造快速、安全的網(wǎng)絡(luò)。該系列提供了當(dāng)前部署主流 FPGA 兩倍的計(jì)算密度，同時(shí)還面向持續(xù)擴(kuò)展的多元化且不斷演進(jìn)的云工作負(fù)載及網(wǎng)絡(luò)工作負(fù)載，提供了靈活應(yīng)變的能力。簡(jiǎn)而言之，Versal Premium 就是為更高帶寬，更安全，更實(shí)時(shí)的通信市場(chǎng)所量身打造。
有線通信市場(chǎng)一直是可編程器件的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。在過去的幾十年中，隨著通信的內(nèi)容從語音、文字、圖片走向高清視頻，對(duì)帶寬和處理能力永不滿足的需求一直主導(dǎo)著這個(gè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展。無論是5G的建設(shè)，還是新冠肺炎疫情帶來的遠(yuǎn)程辦公、遠(yuǎn)程教育的一夜普及，都對(duì)作為基礎(chǔ)設(shè)施的有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了從帶寬到處理速度上的全新要求。
為應(yīng)對(duì)這樣的挑戰(zhàn)，Versal Premium 新集成了400G以太網(wǎng)，600G Interlaken等接口的多端口全協(xié)議完整支持能力，強(qiáng)化了低速率下多端口處理能力。在功能上，還集成了112Gbps高速串行端口、最大4x400Gbps帶寬的AES-256/MACSec加密處理能力、1納秒精度級(jí)別的時(shí)間戳能力等。這些內(nèi)建集成的功能模塊與可編程邏輯部分相配合，為新一代大容量通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
Versal Premium 已經(jīng)為支持包括有線通信應(yīng)用在內(nèi)的大容量、大帶寬場(chǎng)景做好了準(zhǔn)備。你們準(zhǔn)備好了嗎？——王立峰，賽靈思資深有線架構(gòu)師
評(píng)論