Układy FPGA i FPGA SoC Intel® Arria® 10
Najwyższa wydajność FPGA i FPGA SoC przy 20 nm1
Układy FPGA Intel® Arria® 10 i FPGA SoC zapewniają szybszą wydajność rdzenia oraz nawet 20% przewagi fMAX w porównaniu z konkurencją, przy użyciu publicznie dostępnych projektów OpenCore1, oraz umożliwiają nawet 40% niższy pobór mocy niż układy FPGA i FPGA SoC poprzedniej generacji. Układy FPGA Intel® Arria® 10 oraz FPGA SoC zapewniają optymalną wydajność oraz energooszczędność, a niewielka konstrukcja idealnie nadaje się do szerokiej gamy zastosowań, takich jak komunikacja, centrum danych, wojsko, nadawanie, motoryzacja i inne zastosowania średniej klasy FPGA.
Zobacz też: Oprogramowanie do projektowania układów FPGA, Sklep z projektami, Pliki do pobrania, Społeczność oraz Wsparcie
Układy FPGA i FPGA SoC Intel® Arria® 10
szybciej
Jedna klasa szybkości wyżej niż konkurencyjne układy FPGA i SoC – zobacz test porównawczy OpenCore.
1,5 TFLOPS
1,5 TFLOPS wydajności DSP z blokami zmiennoprzecinkowymi zgodnymi z IEEE 754.
20 nm SoC
1,5 GHz dwurdzeniowy procesor ARM* - jedyny w branży 20 nm SoC.
2400 Mb/s
Najwydajniejszy interfejs pamięci DDR4 SDRAM 2400 Mb/s.
Nadajniki 25,78 Gb/s
Jedyne w branży FPGA średniej klasy z nadajnikami 25,78 Gb/s do nadawania 25,78 Gb/s.
Przepustowość Szeregowa
96 linii nadawczo-odbiorczych zapewnia przepustowość szeregową 3,3 Tb/s.
Najwydajniejsze układy FPGA 20 nm i FPGA SoC1
Układy FPGA Intel® Arria® 10 zapewniają większą wydajność prędkości rdzenia i do 20% Fmax przewagi w porównaniu z konkurencją, z wykorzystaniem publicznie dostępnych projektów OpenCore.1Ponadto rodzina Intel® Arria® 10 oferuje w branży programowalnych układów logicznych tylko układy FPGA SoC oparte na architekturze ARM* 20 nm, zapewniające taktowanie do 1,5 GHz. Rodzina Intel® Arria® 10 zapewnia również wzmocnione możliwości operacji zmiennoprzecinkowych, w układzie FPGA umożliwiając nowy poziom wydajności DSP.
Układy FPGA Intel® Arria® 10 SoC: Architektura ma Znaczenie
Układy FPGA Intel® Arria® 10 SoC integrują system twardego procesora (HPS) oparty na architekturze ARM*, składający się z procesora, urządzeń peryferyjnych i interfejsów pamięci, ze strukturą FPGA wykorzystującą szkielet połączeń o dużej przepustowości. Łączy to wydajność i oszczędność energii twardej własności intelektualnej (IP) z elastycznością programowalnej logiki. Układy SoC Intel® Arria® 10, oparte na technologii procesowej TSMC 20 nm, łączą dwurdzeniowy procesor ARM* Cortex*-A9 MPCore* HPS z wiodącą w branży technologią programowalnej logiki, która obejmuje wzmocnione bloki cyfrowego przetwarzania sygnału zmiennoprzecinkowego (DSP) .
Komponent procesora HPS
Układy SoC Intel® Arria® 10 są wyposażone w dwurdzeniowy, oparty na twardym systemie procesora (HPS) dwurdzeniowy ARM* Cortex*-A9 MPCore* drugiej generacji, który jest szybszy, bezpieczniejszy i zgodny z oprogramowaniem poprzedniej generacji układów SoC. Dzięki procesorom Intel® Arria® 10 SoC można zmniejszyć rozmiar płyty, jednocześnie zwiększając wydajność, poprzez integrację procesora klasy GHz, technologii FPGA i funkcji cyfrowego przetwarzania sygnału w jeden System, z możliwością personalizacji przez użytkowników. Układy SoC Intel® Arria® 10 oferują najszerszy jak dotąd wybór gęstości logiki FPGA. Udoskonalenia te dotyczą wydajności, mocy i bezpieczeństwa nowej generacji urządzeń komunikacyjnych, nadawczych, komputerowych, oraz pamięci masowej.
szybciej
Przy 1,5 GHz, procesor ten zapewnia ponad 50% większą wydajność w porównaniu z poprzednią generacją, przy 30% redukcji zużycia energii.
Lepiej zabezpieczone
Układy SoC Intel® Arria® 10 obsługują bezpieczny rozruch z uwierzytelnianiem opartym na podpisach cyfrowych z krzywą eliptyczną (EC DSA), z warstwową infrastrukturą kluczy publicznych do obsługi w oparciu o zaufanie, zaawansowany standard szyfrowania (AES) i nowe funkcje zabezpieczające przed manipulacją.
Ulepszona architektura
Intel® Arria® 10 HPS jest teraz wyposażony w trzy rdzenie Ethernet MAC, 256 KB Scratch-RAM, obsługuje 8 i 16-bitowe urządzenia NAND flash, karty eMMC SD/SDIO/MMC i ma 72-bitową pamięć DDR3/4.
Cechy Intel® Arria® 10 SoC Family HPS
HPS jest wspólny dla wszystkich urządzeń z serii Intel® Arria® 10 SoC.
Procesor
Dwurdzeniowy procesor ARM* Cortex-A9* MPCCore* z technologią ARM* CoreSight* i technologią śledzenia.
Koprocesory
Wektor zmiennoprzecinkowy (VFPU) pojedynczy i podwójna precyzja, silnik przetwarzania multimedialnego ARM* NEON* dla każdej jednostki sterującej snoop procesora (SCU), port spójności przyspieszenia (ACP.
Pamięć podręczna poziomu 1
32 KB L1, 32 KB pamięci podręcznej danych L1.
Pamięć podręczna poziomu 2
Współdzielona pamięć podręczna 512 KB.
Scratch Pad RAM
256 KB.
Pamięć DDR HPS
DDR3 i DDR3 (do 64 bitów z kodem korekcji błędów (ECC)).
Kontroler bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA)
8-kanałowy bezpośredni dostęp do pamięci (DMA)
Kontroler dostępu do nośników transmisyjnych Ethernet (EMAC)
3 x 100/1000 EMAC ze zintegrowanym DMA.
Kontroler USB OTG (On-The-Go)
2 porty USB OTG ze zintegrowanymi DMA.
Kontroler UART
Dwa złącza kompatybilne z UART 16550
Kontroler szeregowego interfejsu peryferyjnego (SPI)
4 porty SPI.
Kontroler I2C
5 portów I2 C.
Kontroler pamięci flash QSPI
1x obsługa pamięci flash SIO, DIO, QIO SPI.
Kontroler SD/SDIO/MMC
1x eMMC 4.5 z obsługą DMA i CE-ATA.
Kontroler pamięci flash typu NAND
1 gniazdo ONFI 1.0 lub nowszy 8 i 16-bitowy port
Moduł wejść/wyjść ogólnego przeznaczenia (GPIO)
Maksymalnie 62 programowalne GPIO.
Czasomierze
7 timerów ogólnego przeznaczenia, 4 timery watchdog.
Zabezpieczenia
Secureboot, Advanced Encryption Standard (AES) i uwierzytelnianie oparte na algorytmie podpisu cyfrowego krzywej eliptycznej (ECDSA).
Nadajniki–odbiorniki
Wysoka przepustowość , nadajniki o niskim opóźnieniu, zapewniające niezawodną komunikację
FPGA Intel® Arria® 10 FPGA i SoC oferują wysoką przepustowość i najniższe opóźnienia, które zapewniają najniższą moc do tworzenia szybkich systemów komunikacyjnych.2Niezależnie od tego, czy pobierasz dane z płyty głównej, przesyłasz dane do serwerów typu blade za pośrednictwem płyty montażowej, przenosisz dane do następnej obudowy w centrum danych, czy przesyłasz dane na cały świat za pomocą zaawansowanej optycznej sieci transportowej, nadajniki Intel® Arria® 10 FPGA i SoC zapewniają szeroki zakres możliwości obsługi szerokiego zestawu protokołów i zapewniają niezawodną przepustowość przy niskich kosztach.
Aplikacje nadajników Intel® FPGA Intel® Arria® 10 FPGA i SoC
Nadajniki FPGA Intel® Arria® 10 FPGA i SoC są odpowiednie następujących do celów:
- Zdalne gniazda radiowe.
- Transmisja danych Nx100G.
- Przyspieszenie serwera.
- Przetwarzanie filmów 4K.
- Radar wojskowy.
- Oraz wiele innych aplikacji o dużej przepustowości.
- Zbudowane w oparciu o technologię procesową 20 nm, procesory Intel® Arria® 10 FPGA i SoC zapewniają ponad 3,3 Tb/s łącznej przepustowości szeregowej. Urządzenia Intel® Arria® 10 GX oferują do 96 kanałów przy 17,4 Gb/s do aplikacji krótkich, a także do 12,5 Gb/s na potrzeby obsługi płyt tylnych. Ponadto układ FPGA Intel® Arria® 10 GT zapewnia szybkość transmisji danych do 25,78 Gb/s, zapewniając wysoką przepustowość dla urządzeń średniej klasy.
Cechy nadajników Intel® Arria® FPGA Intel® Arria® 10 FPGA i SoC
Nadajniki FPGA Intel® Arria® 10 FPGA i SoC mają wszechstronny zestaw funkcji do obsługi szerokiej gamy łączy i zapewniają bezbłędne działanie łączy, w tym w pełni funkcjonalne warstwy fizycznego mocowania nośnika (PMA) i twarde warstwy kodowania fizycznego (PCS). Ponadto, dedykowane bloki twardej własności intelektualnej (IP) PCI Express* (PCIe*) zapewniają w pełni wzmocniony stos protokołów, obsługujący PCIe* Gen1, Gen2 i Gen3x8. Poniższy rysunek przedstawia bogaty zestaw możliwości, które są dostępne do implementacji szybkich łączy szeregowych z opisanymi korzyściami.
Cechy
Szybkość transmisji danych między chipami
125 Mb/s do 17,4 Gb/s (urządzenia Intel® Arria® 10 GX).
125 Mb/s do 25,8 Gb/s (urządzenia Intel® Arria® 10 GX).
Obsługa płyt montażowych
Napęd płyt bazowych z szybkością transmisji danych do 12,5 Gb/s.
Obsługa modułów optycznych
SFP+/SFP, XFP, CXP, QSFP/QSFP28, CFP/CFP2/CFP4.
Obsługa połączeń przewodowych
SFP+ Direct Attach, PCIe* przez kabel, eSATA.
Preemfaza transmisji
5-tap nadawanie preemfazy i deemfazy w celu skompensowania utraty kanału systemowego.
Dwutrybowy korektor liniowy z ciągłym czasem (CTLE)
Wyrównanie liniowe odbiornika w trybie dużego wzmocnienia i dużej szybkości transmisji danych w celu kompensacji utraty kanału systemowego.
Korektor informacji zwrotnej na podstawie decyzji (DFE)
11 stałych tapów DFE w celu wyrównania utraty kanału płyty bazowej w obecności przesłuchów i hałaśliwych środowisk.
Wzmacniacz o zmiennym wzmocnieniu (VGA)
Wzmacniacz szerokopasmowy umożliwia maksymalizację wejściowego zakresu dynamiki.
Cyfrowe adaptacyjne dostosowanie parametrowe Altera (ADAPT)
W pełni cyfrowy silnik adaptacyjny do automatycznego dostosowywania wszystkich parametrów wyrównywania łącza – w tym bloków CTLE, DFE i VGA – które zapewniają optymalne marginesy łącza bez interwencji logiki użytkownika.
Silnik kalibracji precyzyjnej kontroli integralności sygnału (PreSICE)
Wzmocniony kontroler kalibracji do szybkiej kalibracji wszystkich parametrów kalibracji nadajnika po włączeniu zasilania dla optymalnej integralności sygnału.
Fazowe pętle zamknięte transmisji ATX (PLL)
Ultra-niski jitter LC (induktor-kondensator) przesyła PLL z ciągłym zakresem strojenia, aby pokryć szeroki zakres standardowych i zastrzeżonych protokołów.
Zegary z multiplikatorem PLL (CMU PLL)
Źródła zegara transmisji oparte na oscylatorach pierścieniowych do zastosowań wieloszybkościowych.
Ułamkowe PLL (fPLL)
Wbudowane syntezatory częstotliwości frakcyjnej zastępują wbudowane oscylatory kwarcowe i zmniejszają koszty systemu.
Wspomagane cyfrowo hybrydowe odzyskiwanie zegara i danych (CDR)
Wyjątkowa tolerancja fluktuacji dzięki szybkiemu blokowaniu przy użyciu niezależnego kanału PLL.
Tryby blokowe DSP
Dostępne są trzy tryby blokowe DSP:
- Tryb zmiennoprzecinkowy
- Tryb standardowej precyzji
- Tryb wysokiej precyzji
Wzmocnione przetwarzanie zmiennoprzecinkowe w układach Intel® Arria® 10 FPGA i SoC
W urządzeniach Intel® Arria® 10, firma Intel ulepszyła blok DSP o zmiennej precyzji, dodając wzmocnione operatory zmiennoprzecinkowe. Układ Intel® Arria® 10 FPGA i blok DSP o zmiennej precyzji SoC wprowadza nowy tryb zmiennoprzecinkowy, który zapewnia przełomową wydajność zmiennoprzecinkową do 1,5 TeraFLOP.
Innowacja architektoniczna we wdrażaniu wzmocnionych zmiennoprzecinkowych bloków IEEE 754 DSP (cyfrowego przetwarzania sygnałów) o pojedynczej precyzji w układach FPGA i SoC Intel® Arria® 10, umożliwia przetwarzanie z szybkością do 1,5 TFLOP (operacje zmiennoprzecinkowe Tera na sekundę) i zapewnia wydajność do 40 GFLOPs/Wat.
Trzy tryb dostępne dla bloków Intel® Arria® 10DSP: stałoprzecinkowy o standardowej precyzji, stałoprzecinkowy o wysokiej precyzji i zmiennoprzecinkowy o pojedynczej precyzji, zapewniają, że projektanci mogą implementować różnorodne algorytmy, wymagające stałego punktu, aż do podwojenia precyzji operacje zmiennoprzecinkowych zgodnych z IEEE 754. Wzmocnione przetwarzanie zmiennoprzecinkowe oferuje projektantom możliwość implementacji algorytmów zmiennoprzecinkowych o podobnej wydajności i energooszczędność jako punkt stały.
Można to osiągnąć bez kompromisów w zakresie mocy, powierzchni lub gęstości oraz bez utraty funkcji, czy funkcjonalności stałopunktowych.
Układy FPGA i SoC Intel® Arria® 10 są atrakcyjnym rozwiązaniem dla przemysłowych systemów bezprzewodowych, aplikacji wymagających dużej mocy obliczeniowej, takich jak obliczenia o wysokiej wydajności, uczenie maszynowe, radary o wysokiej precyzji i aplikacje przyspieszające centra danych.
Tryb zmiennoprzecinkowy
Pojedynczy blok DSP w trybie zmiennoprzecinkowym zapewnia mnożnik zmiennoprzecinkowy pojedynczej precyzji IEEE 754 oraz sumator pojedynczej precyzji IEEE 754, zapewniając najwyższą wydajność zmiennoprzecinkową na dowolnym układzie FPGA na rynku. Te operatory zmiennoprzecinkowe pozwalają projektom zmiennoprzecinkowym być podobnymi do tradycyjnych projektów stałoprzecinkowych, zapewniając korzyści zmiennoprzecinkowe bez dodatkowych kosztów dla projektantów FPGA. Ponadto projektanci są w stanie pozostać w trybie zmiennoprzecinkowym, eliminując miesiące konwersji algorytmów na punkt stały, oraz weryfikację dokładności.
Tryb zmiennoprzecinkowy oferuje:
-
Mnożnik pojedynczej precyzji IEEE 754 i sumator pojedynczej precyzji IEEE 754 w każdym bloku DSP.
- Obsługa operacji zmiennoprzecinkowych, takich jak AxB, A+C, A-C, AxB+C, AxB-C, Acc=AxB+Acc.
- Operacje na wektorach wspierające splot, iloczyny skalarne i inne funkcje algebry liniowej.
- Złożone mnożenie przy użyciu szybkiej transformacji Fouriera (FFT).
Oprócz funkcji zmiennoprzecinkowych, nowy blok precyzji zmiennych obejmuje:
-
Wewnętrzne rejestry potoku dla szybszego fMAX i mniejszego zużycia energii.
- 108 wejść, 74 wyjścia.
- Tryb mnożenia 18x19, pozwalający pre-sumatorowi na użycie dwóch 18-bitowych wejść.
- Opcjonalny drugi akumulator (rejestr sprzężenia zwrotnego) do kompleksowego filtrowania szeregowego.
- Podwójne niezależne mnożniki 18x19.
- Wbudowane 18-bitowe lub 28-bitowe banki rejestrów współczynników, dostępne z funkcją pre-sumatora lub bez niej.
Magistrala kaskady
Wszystkie tryby bloków DSP są wyposażone w 64-bitowy akumulator, a każdy blok DSP o zmiennej precyzji jest wyposażony w 64-bitową magistralę kaskadową. Magistrala kaskadowa umożliwia realizację jeszcze bardziej precyzyjnego przetwarzania sygnału poprzez kaskadowanie wielu bloków przy użyciu dedykowanej magistrali.
Architektura DSP o zmiennej precyzji utrzymuje zgodność wsteczną. Może wydajnie obsługiwać istniejące 18-bitowe aplikacje DSP, takie jak przetwarzanie wideo w wysokiej rozdzielczości, cyfrowa konwersja w górę lub w dół, oraz filtrowanie wieloszybkościowe.
Kompletny zestaw narzędzi zwiększających produktywność projektantów obejmuje wprowadzanie projektów opartych na modelach, C i HDL/IP.
- DSP Builder for Intel® FPGAs (oparte na Simulink)
- Intel FPGA SDK for OpenCL™ (oparte na C)
- Intel® Quartus® Prime (oparte na HDL/IP)
Potrzebujesz jeszcze większej wydajności zmiennoprzecinkowej? Projekty Intel® Arria® 10 zapewniają bezproblemową konstrukcję i ścieżkę migracji urządzeń do Stratix 10, oferując wydajność do 10 TFLOPS Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z lokalnym przedstawicielem działu sprzedaży.
Zasoby
Dodatkowe zasoby
Zobacz więcej materiałów związanych z urządzeniami Intel® FPGA, takich jak płyty deweloperskie, własność intelektualna, pomoc techniczna i nie tylko.
Centrum zasobów z zakresu szkoleń, dokumentacji, plików do pobrania, narzędzi i pomocy technicznej.
Rozpocznij pracę z naszymi układami FPGA i skróć czas wprowadzania produktów na rynek dzięki wykorzystaniu sprzętu i projektów sprawdzonych przez firmę Intel.
Skróć cykl projektowania dzięki szerokiej ofercie rdzeni IP i projektów referencyjnych sprawdzonych przez firmę Intel.
Sprawdź oprogramowanie Quartus Prime i pakiet narzędzi zwiększających produktywność, ułatwiające szybkie ukończenie projektów z zakresu sprzętu i oprogramowania.
Skontaktuj się z działem sprzedaży i naświetl swoje potrzeby związane z projektowaniem produktów i przyspieszeniem układów Intel® FPGA.
Odszyfruj numery części układów Intel® FPGA z uwzględnieniem znaczenia określonych prefiksów i kodów obudowy.
Już dziś skontaktuj się z autoryzowanym dystrybutorem Intel®.
Informacje o produktach i wydajności
Testy mierzą wydajność komponentów w określonych systemach i warunkach testowych. Różnice w sprzęcie, oprogramowaniu lub konfiguracji wpłyną na rzeczywistą wydajność systemów. Aby ocenić wydajność przed dokonaniem zakupu, należy zapoznać się z innymi źródłami informacji. Więcej szczegółowych informacji na temat wydajności i testów porównawczych można znaleźć na stronie www.intel.com/benchmarks.
Cechy i zalety technologii Intel® zależą od konfiguracji systemu i mogą wymagać obsługującego je sprzętu, oprogramowania lub aktywacji usług. Wydajność może różnić się od podanej w zależności od konfiguracji systemu. Całkowite zabezpieczenie systemu komputerowego jest niemożliwe. Więcej informacji można uzyskać od sprzedawcy lub producenta systemu albo na stronie http://www.intel.pl.