集成POWERPC處理器的XILINX VIRTEX-4 FX FPGA提供高達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的嵌入式系統中快速獲得應用，同時(shí)宣布推出新的ML403開(kāi)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平臺可使設計人員實(shí)現高出傳統純軟件方法20倍的驚人的總體系統性能提升。這種專(zhuān)用硬件加速設計方法使設計人員可以在范圍廣泛的產(chǎn)品應用中實(shí)現更快速靈活的可編程嵌入式平臺設計。 
    業(yè)界采納
    作為全球第一個(gè)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(chǎng)采納并成功獲得了客戶(hù)的支持。Virtex-FX APU控制器正是建立在這一成功的基礎之上。賽靈思新推出的Virtex-4 FX器件和開(kāi)發(fā)平臺正被應用于多個(gè)終端市場(chǎng)，包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)通信、網(wǎng)絡(luò )安全、汽車(chē)、科學(xué)和醫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設計人員的選擇范圍擴展至適用于網(wǎng)絡(luò )加密、數據包處理分流、增強型高清晰度廣播視頻、加速存儲程序以及波形處理等應用的算法加速。 
    IBM公司系統和技術(shù)部技術(shù)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Nigel Beck說(shuō)：“Power PC架構廣泛應用于范圍廣泛的高性能嵌入式系統中，包括全球大部分網(wǎng)絡(luò )和通信基礎設施。除了在開(kāi)放式power.org社群方面的努力，我們還開(kāi)放了Power架構。此舉的一個(gè)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。與先前的系統相比，這一方法使器件數量減少了10倍，同時(shí)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(jià)說(shuō)，“對于新推出的Virtex-4 FX系列器件我們感到非常激動(dòng)。更高性能的處理器和集成的APU將使我們能更快速地實(shí)現用于加速專(zhuān)用軟件功能的硬件模塊設計。利用這些新特性以及Virtex-4 FX器件中集成的EMAC內核和增強型RocketIO，我們下一代的系統將會(huì )進(jìn)一步拉大與競爭產(chǎn)品之間的距離?！薄袄梦覀兊谝粋€(gè)基于Virtex-II Pro系統而開(kāi)發(fā)的IP設計，能簡(jiǎn)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 )架構移植到Virtex-4 FX系列器件。通過(guò)利用FX系列的許多特性，我們能夠在降低系統成本的同時(shí)提高性能和功能。其中比較突出的包括：運行Linux OS的增強型PowerPC處理器可用于管理和控制用于高速數據傳輸的高吞吐能力多通道交換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(guò)定制指令分擔一些任務(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(shuō)。 
    Virtex-4 FX平臺和APU控制器
    Virtex-4 FX在業(yè)界第一個(gè)集成了運行速度高達450 MHz的雙32位嵌入式PowerPC，每個(gè)處理器可提供超過(guò)700 Dhrystone MIPS的性能，是競爭FPGA中處理器性能的三倍。通過(guò)節約多達7,200個(gè)邏輯單元，兩個(gè)完全集成的UNH認證的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設計人員提供了更大的靈活性，使他們可以擴展原始PowerPC 405指令集，同時(shí)利用FPGA邏輯資源實(shí)現的專(zhuān)用硬件加速設計大大改善軟件算法的執行。設計人員可以為硬件加速功能創(chuàng )建用戶(hù)定義的指令，從而實(shí)現專(zhuān)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據緩存或系統存儲器和FPGA構造之間。  
    例如，單條指令可以傳輸多達16字節數據，是處理器本身一條通用寄存器加載或存儲指令傳輸數據量的四倍。有關(guān)更多浮點(diǎn)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增強處理加快系統性能” 
    支持高性能嵌入式系統開(kāi)發(fā)
    為支持Virtex-4 FX和PowerPC系統設計，賽靈思獲獎的Xilinx Platform Studio工具可完成設計的概括、自動(dòng)化和加速，同時(shí)允許設計人員充分發(fā)揮其創(chuàng )新能力。易于使用的菜單驅動(dòng)向導（包括利用一個(gè)新的基于A(yíng)PU構造的協(xié)處理器封套來(lái)簡(jiǎn)化系統集成設計的硬件協(xié)處理加速器生成）可在Platform Studio環(huán)境中實(shí)現。它包含在Xilinx嵌入式開(kāi)發(fā)套件中。 
    最新的ML403開(kāi)發(fā)板也是針對嵌入式系統設計人員的需求而設計的。這一緊湊的開(kāi)發(fā)板上采用了Virtex-4 FX12器件，同時(shí)支持多種類(lèi)型和密度的存儲器，并有多種靈活的配置選擇。開(kāi)發(fā)板還提供了標準外設，如串行端口、USB（主、從）、VGA&AC97音頻以及擴展頭。同時(shí)提供的還有易于使用的步驟詳細的使用指南和豐富的參考設計實(shí)例。