可擴展式處理平臺提升嵌入式系統性能

無(wú)論是汽車(chē)駕駛輔助、智能視頻監控、工業(yè)自動(dòng)化、航天與國防或是無(wú)線(xiàn)通信等終端應用，功能的日益復雜使得嵌入式系統對性能、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)推出全新的可擴展處理平臺(Extensible Processing Platform)架構，該平臺將完整的ARM Cortex-A9 MPCore處理器片上系統(SoC)與集成了28nm低功耗和高性能的可編程邏輯結合在一起，使得嵌入式系統設計人員可同時(shí)擁有串行和并行處理能力，減少開(kāi)發(fā)應用基礎設施所花費的時(shí)間，最終實(shí)現產(chǎn)品差異化設計。

與以往以FPGA為中心的開(kāi)發(fā)方式不同，賽靈思可擴展式處理平臺為嵌入式系統設計人員提供了一種以ARM處理器為核心的設計和開(kāi)發(fā)方法，以實(shí)現強大的計算與處理能力，同時(shí)降低成本與功耗。開(kāi)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(mǎn)足應用對較高性能的需求，同時(shí)更高集成度還能帶來(lái)低成本、低功耗和小型化等優(yōu)勢。

此外，通過(guò)高帶寬AMBA-AXI互聯(lián)與處理器系統緊密結合，可編程邏輯能夠使用現成的IP和/或定制IP將關(guān)鍵的系統功能速度提升高達100倍。這種架構方法不僅能解決并行和串行計算環(huán)境、存儲器以及I/O之間的常見(jiàn)性能瓶頸問(wèn)題，而且還能讓處理器系統實(shí)現包括動(dòng)態(tài)重配置在內的可編程邏輯配置控制。

ARM中國總經(jīng)理兼銷(xiāo)售副總裁吳雄昂表示，ARM多核應用處理器對第三方軟件有廣泛的支持，如Flash等，它具有非常強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)系統的性能，采用不同的接口，系統運算能力將會(huì )產(chǎn)生很大區別。“我很高興看到，在新的AMBA/AXI接口上，能夠獲得很好的數據吞吐能力。”吳雄昂說(shuō)。

賽靈思最新的28nm高性能低功耗工藝廣泛應用在該架構上。賽靈思公司全球市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)及業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)高級副總裁Vin Ratford介紹：“統一的FPGA架構提供了可擴展性的產(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(kāi)發(fā)的流程使系統架構師和軟件開(kāi)發(fā)人員能夠在他們熟悉的編程環(huán)境中并行開(kāi)展工作，他們不僅能就系統功能與性能盡早做出決策，而且還可在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中輕松進(jìn)行修改。

這種以軟件為核心的開(kāi)發(fā)流程能夠提供完整的處理器系統，包括高速緩存、存儲控制器以及常用的連接和IO外設，并能在開(kāi)機時(shí)啟動(dòng)并運行目前流行的各種操作系統，如Linux、風(fēng)河系統的VxWorks、Micrium的uC-OSII等。“當復位啟動(dòng)的時(shí)候，硬核SoC將會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)操作系統，而不會(huì )等到FPGA先啟動(dòng)。”Vin Ratford強調。ARM架構及ARM Connected Community行業(yè)生態(tài)系統則進(jìn)一步幫助嵌入式系統開(kāi)發(fā)人員提高生產(chǎn)力，同時(shí)通過(guò)在A(yíng)RM每個(gè)內核速度高達800MHz的雙核Cortex-A9MPCoreA9 MPCore處理器構建賽靈思的子系統架構，并結合賽靈思高性能、低功耗28nm可編程邏輯的并行處理能力，可以實(shí)現卓越的高性能。

Vin Ratford指出，“軟件與硬件共同開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要優(yōu)勢就是硬件工程師在開(kāi)始系統架構的同時(shí)，軟件工程師也可以開(kāi)展他們設計，這時(shí)候，工程師可以比較硬件和軟件環(huán)境，找到系統的瓶頸，還可以實(shí)現硬件加速。與傳統設計流程不同的是，賽靈思新的可擴展平臺是以軟件工程師為主導，從開(kāi)發(fā)第一天開(kāi)始軟件工程師就可以開(kāi)始做設計，因此效率大為提升。”

軟件開(kāi)發(fā)人員可以充分利用基于A(yíng)RM技術(shù)的現有系統代碼，并使用大量現成的開(kāi)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，如Linux等，其IP核可由ARM強大的生態(tài)系統提供，使賽靈思的工具得到充分發(fā)揮。這將有助于客戶(hù)的產(chǎn)品更快進(jìn)入市場(chǎng)。”Vin Ratford說(shuō)。

賽靈思可擴展式處理平臺。