FPGA Intel® và FPGA SoC

FPGA Intel® cung cấp một loạt SRAM nhúng có thể cấu hình, bộ thu phát tốc độ cao, I/O tốc độ cao, khối logic, và định tuyến. Tài sản trí tuệ (IP) tích hợp sẵn kết hợp với các công cụ phần mềm vượt trội giúp giảm thời gian, điện năng và chi phí phát triển FPGA.

FPGA Intel® và FPGA SoC

FPGA hoặc field programmable gate array là một mạch tích hợp bán dẫn trong đó chức năng điện được tùy chỉnh để tăng tốc khối lượng công việc chính.

Thiết bị FPGA SoC tích hợp cả bộ xử lý FPGA và cấu trúc FPGA vào một thiết bị duy nhất.

Việc tích hợp chức năng quản lý cấp cao của bộ xử lý và các hoạt động nghiêm ngặt, theo thời gian thực, quy trình xử lý dữ liệu cực biên, hoặc các chức năng giao diện của FPGA (Mảng phần tử logic có thể lập trình) vào một thiết bị duy nhất tạo ra một nền tảng điện toán nhúng thậm chí còn mạnh mẽ hơn.

Do đó, chúng cung cấp khả năng tích hợp cao hơn, điện năng thấp hơn, kích thước bo mạch nhỏ hơn, và giao tiếp băng thông cao hơn giữa bộ xử lý và FPGA. Chúng cũng bao gồm một bộ thiết bị ngoại vi phong phú, bộ nhớ trên chip, mảng logic kiểu FPGA, và bộ thu phát tốc độ cao.

Các bộ xử lý trong FPGA SoC có thể "cứng” hoặc "mềm". Bộ xử lý cứng được triển khai trong logic silicon cố định của FPGA SoC tương tự như bộ thu phát nối tiếp. Tuy nhiên, trên FPGA SoC, bộ xử lý được bao quanh bởi logic có thể lập trình được mà bạn có thể sử dụng cho các chức năng tùy chỉnh hoặc dành riêng cho ứng dụng. Bộ xử lý cứng cung cấp hiệu năng CPU cao hơn bộ xử lý mềm, tùy thuộc vào các yếu tố như kiến trúc bộ xử lý, tốc độ xung nhịp, và công nghệ quy trình. Như tên gọi của nó, các bộ tính năng của bộ xử lý cứng được cố định và thường chỉ được cung cấp như một biến thể của một FPGA SoC cụ thể. Số lượng và loại bộ xử lý cứng trong một FPGA SoC cũng được cố định như một chức năng của FPGA SoC cụ thể đó. Altera® cung cấp bộ xử lý cứng trong các dòng FPGA SoC Intel® Stratix® 10FPGA SoC Intel® Arria® 10FPGA SoC Arria® V và FPGA SoC Cyclone® V.

Bộ xử lý mềm, như bộ xử lý Nios® II, được triển khai trong logic có thể lập trình, sử dụng các tài nguyên trên chip như các phần tử logic, nhân tử, và bộ nhớ, cũng như có thể được khởi tạo trong hầu như bất kỳ dòng FPGA nào. Hiệu suất và chi phí của bộ xử lý mềm phụ thuộc chủ yếu vào FPGA mà bộ xử lý được khởi tạo, nhưng hiệu suất và chi phí thường thấp hơn so với bộ xử lý cứng. Số lượng bộ xử lý mềm có thể được khởi tạo trong một thiết bị chỉ bị giới hạn bởi tài nguyên của thiết bị (tức là logic và bộ nhớ của nó). Ví dụ: FPGA mật độ cao có thể chứa hàng trăm bộ xử lý mềm. Tương tự như vậy, các loại bộ xử lý mềm khác nhau có thể được triển khai: 16 hoặc 32 bit, được tối ưu hóa hiệu suất, được tối ưu hóa vùng logic, v.v. Bạn có thể chọn di chuyển thiết kế bộ xử lý mềm của mình sang triển khai bộ xử lý cứng khi chuyển sang mảng phần tử logic hoặc thiết kế dựa trên phần tử. Tương tự như vậy, một hoặc nhiều bộ xử lý mềm cũng có thể được sử dụng trong phần FPGA của một FPGA SoC.

Có nhiều cách sử dụng FPGA trong hệ thống nhúng. Các cách sử dụng điển hình bao gồm:

  • Mở rộng I/O và thiết bị ngoại vi – Thêm các thiết bị ngoại vi bị thiếu trong bộ xử lý hiện tại của bạn như bộ điều khiển LCD hoặc bộ nhớ, hoặc tăng số lượng kênh I/O trong hệ thống của bạn bằng cách thêm cổng Ethernet, I/O mục đích chung (GPIO), hoặc UART.
  • Đồng xử lý – Tăng hiệu suất hệ thống bằng cách chuyển các thuật toán cần nhiều điện toán từ phần mềm chạy trên bộ xử lý sang phần cứng trong FPGA. Các ứng dụng xử lý tín hiệu, xử lý hình ảnh, và xử lý gói đạt được những cải tiến hiệu suất theo đơn đặt hàng chạy trong phần cứng hơn là phần mềm.
  • Bộ điều khiển nhúng tùy chỉnh – Bạn quyết định bộ xử lý, thiết bị ngoại vi, giao diện, kênh truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA), và bộ nhớ nào (và bao nhiêu) để đưa vào bộ điều khiển nhúng tùy chỉnh của bạn.
  • Đa xử lý – Tăng tốc độ phát triển phần mềm của bạn, cải thiện độ tin cậy của mã, và tăng khả năng bảo trì bằng cách phân phối các tác vụ trên một số CPU. Bạn có thể thiết kế hệ thống đa xử lý như một hệ thống tùy chỉnh bên trong một FPGA duy nhất hoặc để tăng cường CPU bên ngoài hoặc bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số.

Subscribe to the Intel® FPGA Newsletter

Do you want the latest info about Intel® FPGAs, Programmable Accelerators, and power solutions? Looking for hot tips on training and tools? Click here to subscribe to the Intel Inside Edge Monthly Newsletter.

Bằng cách gửi mẫu này, bạn xác nhận rằng bạn là người trưởng thành từ 18 tuổi trở lên và bạn đồng ý chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với Intel để dùng cho yêu cầu doanh nghiệp này. Trang web và truyền thông của Intel tuân thủ Thông báo Quyền riêng tư Điều khoản Sử dụng của chúng tôi.
Bằng cách gửi mẫu này, bạn xác nhận rằng bạn là người trưởng thành từ 18 tuổi trở lên và bạn đồng ý chia sẻ thông tin cá nhân của bạn với Intel để dùng cho yêu cầu doanh nghiệp này. Bạn cũng đồng ý đăng ký nhận thông tin để cập nhật các công nghệ Intel mới nhất và xu hướng trong ngành qua email và điện thoại. Bạn có thể hủy đăng ký vào bất cứ lúc nào. Trang web và truyền thông của Intel tuân thủ Thông báo Quyền riêng tư Điều khoản Sử dụng của chúng tôi.