Układy FPGA Intel® i FPGA SoC

FPGA lub bezpośrednio programowalna macierz bramek to zintegrowany obwód półprzewodników, w którym można dostosować funkcjonalność w celu przyspieszenia kluczowych obciążeń.

Urządzenia FPGA SoC łączą architekturę procesora i FPGA w jednorodnym urządzeniu.

Integracja funkcji wysokiego poziomu zarządzania procesorami i rygorystycznymi operacjami w czasie rzeczywistym, ekstremalnego przetwarzania danych lub funkcji interfejsu FPGA (Field Programmable Gate Array) w jednym urządzeniu tworzy jeszcze bardziej wydajną wbudowaną platformę obliczeniową.

W konsekwencji zapewnia to wyższą integrację, niższą moc, mniejszy rozmiar płyty oraz wyższą przepustowość komunikacji między procesorem a FPGA. Obejmuje to również bogaty zestaw urządzeń peryferyjnych, pamięć wbudowaną, macierz logiczną w stylu FPGA oraz urządzenia nadawczo-odbiorcze i wysokiej prędkości.

Procesory FPGA SoC mogą mieć „twardy” lub „miękki” rdzeń. Procesory z twardym rdzeniem są wdrażane w stałym półprzewodnikowym układzie logicznym FPGA SoC podobnej do szeregowych urządzeń nadawczo-odbiorczych. Jednak w układach FPGA SoC procesor jest otoczony programowalnym układem logicznym, którego można używać do funkcji niestandardowych lub specyficznych dla aplikacji. Procesory z twardym rdzeniem mają wyższą wydajność niż procesory z miękkim rdzeniem, w zależności od takich czynników, jak architektura procesora, częstotliwość taktowania i technologia procesu. Jak sama nazwa wskazuje, zestawy funkcji procesora z twardym rdzeniem są stałe i zazwyczaj oferowane tylko jako odmiana konkretnego układu FPGA SoC. Liczba i typ procesorów z twardym rdzeniem w FPGA SoC są również ustalone jako funkcja tego konkretnego FPGA SoC. Altera® oferuje procesory z twardym rdzeniem w rodzinach FPGA Intel® Stratix® 10 SoC, FPGA Intel® Arria® 10 SoC, FPGA Arria® V SoC oraz FPGA Cyclone® V SoC.

Procesory z miękkim rdzeniem, takie jak Nios® II, są wdrożone w programowalny układ logiczny, wykorzystują wbudowane zasoby, takie jak elementy układów logicznych, mnożniki i pamięć, oraz mogą być tworzone w niemal każdej rodzinie FPGA. Wydajność i koszt procesora z miękkim rdzeniem zależą głównie od układu FPGA, w którym procesor jest instancjonowany, ale wydajność i koszt są zazwyczaj niższe niż w procesorach z twardym rdzeniem. Liczba procesorów z miękkim rdzeniem, które można instancjonować w jednym urządzeniu, jest ograniczona tylko przez zasoby urządzenia (czyli jego układ logiczny i pamięć). Na przykład układy FPGA o dużej gęstości mogą zawierać setki procesorów z miękkim rdzeniem. Podobnie można zaimplementować różne typy procesorów z miękkim rdzeniem: 16- lub 32-bitowe, zoptymalizowane pod kątem wydajności, zoptymalizowane pod kątem obszaru układu logicznego itd. Można zdecydować się na migrację procesorów z miękkim rdzeniem do implementacji procesorów z twardym rdzeniem podczas przechodzenia na macierze bramkowe lub projekty oparte na komórkach. Jeden lub więcej procesor z miękkim rdzeniem może być podobnie użytych w części FPGA układu FPGA SoC.