采用四核A53，Altera的Stratix 10 SoC經過深思熟慮

 2013年10月30日，Altera公司在其SoC上進行了重大發(fā)布，宣布將推出第三代處理器系統(tǒng)（下圖），采用Intel 14nm三柵極工藝制造的Stratix 10 SoC器件將具有高性能四核64位ARM Cortex-A53處理器系統(tǒng)，并宣稱這與該器件中的浮點數(shù)字信號處理(DSP)模塊和高性能FPGA架構相得益彰，形成異構架構^[1]。

Altera預計2014年第四季度tape out（流片），三四個月后將會推出工程樣片。

這此發(fā)布中的一個創(chuàng)新點是四核64位ARM Cortex-A53，配合了DSP模塊，形成了異構架構。為此，《電子產品世界》訪問了Altera嵌入式處理營銷資深總監(jiān)Chris Balough。
 
                           64位是與時俱進
A50是64位指令集處理器，同時向下兼容32位應用。而過去的FPGA廠商推出的SoC通常是32位處理器，因此Altera的SoC可謂FPGA業(yè)界的一個里程碑式的跨越。Chris Balough解釋說，Altera高端的FPGA針對的是數(shù)據(jù)中心的計算加速、雷達系統(tǒng)和通信基礎設施等客戶，他們更關心的是運行速度。實際上，64位的通信處理器在市場上已經很長時間了，像MIPS科技公司（已被Imagination公司收購）有64位，英特爾有64位，還有PowerPC架構也是64位，相對來說，Altera還算是64位領域的后來者，所以Altera最主要的驅動力是用戶的需求，因為他們的設施都已經是64位的了。關于時鐘頻率，現(xiàn)在都可以支持64位的。所以最終的用戶需求推動了Altera要選64位的處理器。

                       四核的主頻達多少？
和Altera目前的A9 MPCore相比，A53的時鐘頻率將會是多少？其實，沒有說A53一定是哪個時鐘頻率，要看誰要來建A53處理器，Altera現(xiàn)在沒法披露A53最終采取多少時鐘頻率。

說到A9，也要看具體的行業(yè)級應用，比如汽車和工業(yè)應用可能不一樣。Arria10將來會達到1.5GHz，這是因為基于處理器技術的不斷進步。

另外，提高時鐘頻率的另一個好處是，可以支持更多電壓的選項。通常，人們考察時鐘頻率和性能的關系，認為時鐘頻率越高，性能也越高，那是比較老套的方式了。四核，你可以選擇讓它慢一點，其他的會分配到其他的工作去做，這樣它用的耗電量、功耗更低（功耗更低就是通過多核來反映的）。

                             四核的應用不再復雜
多核還涉及到任務的分配。Altera介紹說，現(xiàn)在其A9 MPCore雙核上的任務，將來可以在Stratix 10 SoC的兩個核上實現(xiàn)，另外兩個核可執(zhí)行其他的任務。那么，為何不能把這個工作分成四小份做？Chris解答說，目前有兩種方法，一種是以前寫代碼的時候都是單線程的，現(xiàn)在要多線程/多進程了，從結構來看，上層的應用先到操作系統(tǒng)，比如Linux或者是SMP，下面是硬件，硬件可以是兩核、四核、N個核，如果要并行的話，就可以增加操作系統(tǒng)，可以有N個操作系統(tǒng)在不同的核上。

還有一種方法是可以通過虛擬化分成不同的分區(qū)，某一個分區(qū)用于特定的目的。因為CPU核是來自ARM的，豐富的虛擬化工具可以從ARM生態(tài)系統(tǒng)獲得。至于Altera的挑戰(zhàn)，Chris說：“我們不做CPU，而是做整個SoC。所以對我們來說，需要做創(chuàng)新的是在調試方面，比如采用OpenCL的工具來做調試?！?

                       為何選A53核？
A53是去年10月ARM發(fā)布的，ARM同時發(fā)布的還有性能更高的A57核。Altera為什么不用A57？“對Altera來說這也是非常非常重要的問題?！盋hris指出，“因為我們今天要傳遞的信息是一個全面的異構計算的平臺。很多工作負荷是由DSP、FPGA處理的?！?

另外，也許一個更高端的單線程的應用用A57比較好，但是它的面積更大，功耗更高，成本肯定更高，另外專利費更高。

再有，從異構計算來看，就是要把工作負荷分配到不同的模塊。如果看A57，還要把時鐘頻率降下來。因此，A57在整個SoC當中并不是最好的選擇。

最后，采用什么核也不是Altera自己做的決定，Altera也是傾聽了全球頂級的前二十家的OEM的意見，包括中國、日本和歐美客戶，給客戶不同的處理器的選擇、不同核數(shù)的選擇，最后發(fā)現(xiàn)這些客戶都是要選擇A53?！八晕覀円彩墙涍^了深思熟慮做出了這樣一個戰(zhàn)略性的決定，就是CPU要選擇四核的A53。”

                           思考
未來選擇什么處理器核？如果這個問題給其他FPGA廠商，相信每家廠商的答案各不相同，也會給出各自的理由。

筆者認為，多核技術趨于成熟，A57的專利費較高，A53的性價比優(yōu)于A9，使Altera選擇了四核的A53做下一代SoC的核心。

參考文章：
[1] Altera發(fā)布Stratix 10 SoC中的四核64位ARM Cortex-A53.(2013-10-31).http://butianyuan.cn/article/184832.htm