集成POWERPC處理器的XILINX VIRTEX-4 FX FPGA提供高達(dá)20倍的性能提升

    賽靈思公司今天宣布其突破性的Virtex-4 FX系列在基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中快速獲得應(yīng)用，同時宣布推出新的ML403開發(fā)平臺。利用集成于雙PowerPC™處理器的創(chuàng)新輔助處理器單元（APU）控制器，Virtex-4 FX平臺可使設(shè)計人員實現(xiàn)高出傳統(tǒng)純軟件方法20倍的驚人的總體系統(tǒng)性能提升。這種專用硬件加速設(shè)計方法使設(shè)計人員可以在范圍廣泛的產(chǎn)品應(yīng)用中實現(xiàn)更快速靈活的可編程嵌入式平臺設(shè)計。 
    業(yè)界采納
    作為全球第一個集成了嵌入式PowerPC處理器的FPGA系列器件，賽靈思的Virtex-II Pro FPGA已被市場采納并成功獲得了客戶的支持。Virtex-FX APU控制器正是建立在這一成功的基礎(chǔ)之上。賽靈思新推出的Virtex-4 FX器件和開發(fā)平臺正被應(yīng)用于多個終端市場，包括有線和無線通信、網(wǎng)絡(luò)安全、汽車、科學(xué)和醫(yī)療影像以及測試和測量。具備加速處理能力的FX APU控制器可將嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員的選擇范圍擴(kuò)展至適用于網(wǎng)絡(luò)加密、數(shù)據(jù)包處理分流、增強(qiáng)型高清晰度廣播視頻、加速存儲程序以及波形處理等應(yīng)用的算法加速。 
    IBM公司系統(tǒng)和技術(shù)部技術(shù)營銷副總裁Nigel Beck說：“Power PC架構(gòu)廣泛應(yīng)用于范圍廣泛的高性能嵌入式系統(tǒng)中，包括全球大部分網(wǎng)絡(luò)和通信基礎(chǔ)設(shè)施。除了在開放式power.org社群方面的努力，我們還開放了Power架構(gòu)。此舉的一個重要原因是我們看到了像賽靈思的Virtex-II Pro和Virtex-4 FX FPGA產(chǎn)品所提供的擴(kuò)展能力和定制能力?！?nbsp;
    “我們最新的Nova identity4廣播制作視頻切換器就采用了我們認(rèn)為真正具有突破性的技術(shù)，該技術(shù)僅使用了一塊Virtex-II Pro FPGA。與先前的系統(tǒng)相比，這一方法使器件數(shù)量減少了10倍，同時還使我們的單位通道成本僅為競爭產(chǎn)品的幾分之一，Echolab總工程師Roger Smith評價說，“對于新推出的Virtex-4 FX系列器件我們感到非常激動。更高性能的處理器和集成的APU將使我們能更快速地實現(xiàn)用于加速專用軟件功能的硬件模塊設(shè)計。利用這些新特性以及Virtex-4 FX器件中集成的EMAC內(nèi)核和增強(qiáng)型RocketIO，我們下一代的系統(tǒng)將會進(jìn)一步拉大與競爭產(chǎn)品之間的距離?！薄袄梦覀兊谝粋€基于Virtex-II Pro系統(tǒng)而開發(fā)的IP設(shè)計，能簡單地再利用,使我們可以快速將我們的高性能存儲網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)移植到Virtex-4 FX系列器件。通過利用FX系列的許多特性，我們能夠在降低系統(tǒng)成本的同時提高性能和功能。其中比較突出的包括：運行Linux OS的增強(qiáng)型PowerPC處理器可用于管理和控制用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咄掏履芰Χ嗤ǖ澜粨Q矩陣和集成三模式以太網(wǎng)MAC和RocketIO的收發(fā)器。APU控制器還可以通過定制指令分擔(dān)一些任務(wù)，從而提供更大的計算和性能余量，”SAN Valley Systems公司首席技術(shù)官Sandy Helton說。 
    Virtex-4 FX平臺和APU控制器
    Virtex-4 FX在業(yè)界第一個集成了運行速度高達(dá)450 MHz的雙32位嵌入式PowerPC，每個處理器可提供超過700 Dhrystone MIPS的性能，是競爭FPGA中處理器性能的三倍。通過節(jié)約多達(dá)7,200個邏輯單元，兩個完全集成的UNH認(rèn)證的10/100/1000 Ethernet MAC進(jìn)一步提升了Virtex-4 FX處理平臺的性能，從而提高了FPGA資源的可用性。
FX APU控制器為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員提供了更大的靈活性，使他們可以擴(kuò)展原始PowerPC 405指令集，同時利用FPGA邏輯資源實現(xiàn)的專用硬件加速設(shè)計大大改善軟件算法的執(zhí)行。設(shè)計人員可以為硬件加速功能創(chuàng)建用戶定義的指令，從而實現(xiàn)專用功能和PowerPC處理器之間更有效的集成。利用APU控制器和FPGA構(gòu)造之間建立的大帶寬低延遲接口，APU控制器能完成高性能任務(wù)解碼，并將指令存儲在處理器數(shù)據(jù)緩存或系統(tǒng)存儲器和FPGA構(gòu)造之間。  
    例如，單條指令可以傳輸多達(dá)16字節(jié)數(shù)據(jù)，是處理器本身一條通用寄存器加載或存儲指令傳輸數(shù)據(jù)量的四倍。有關(guān)更多浮點和算法計算方面的例子，請參閱在最近出版的Xcell Journal 雜志上發(fā)表的題目為“利用APU增強(qiáng)處理加快系統(tǒng)性能” 
    支持高性能嵌入式系統(tǒng)開發(fā)
    為支持Virtex-4 FX和PowerPC系統(tǒng)設(shè)計，賽靈思獲獎的Xilinx Platform Studio工具可完成設(shè)計的概括、自動化和加速，同時允許設(shè)計人員充分發(fā)揮其創(chuàng)新能力。易于使用的菜單驅(qū)動向?qū)Вòɡ靡粋€新的基于APU構(gòu)造的協(xié)處理器封套來簡化系統(tǒng)集成設(shè)計的硬件協(xié)處理加速器生成）可在Platform Studio環(huán)境中實現(xiàn)。它包含在Xilinx嵌入式開發(fā)套件中。 
    最新的ML403開發(fā)板也是針對嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員的需求而設(shè)計的。這一緊湊的開發(fā)板上采用了Virtex-4 FX12器件，同時支持多種類型和密度的存儲器，并有多種靈活的配置選擇。開發(fā)板還提供了標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)，如串行端口、USB（主、從）、VGA&AC97音頻以及擴(kuò)展頭。同時提供的還有易于使用的步驟詳細(xì)的使用指南和豐富的參考設(shè)計實例。