Procesadores FPGA embebido

Procesadores FPGA embebido

El Field Programmable Gate Array (FPGA) es un dispositivo de uso general lleno de la construcción lógica digital bloques. Los dos líderes del mercado en la industria de la FPGA, Altera y Xilinx, son el foco de este estudio. muchos Existen otras empresas lógicos programables, aunque sus productos no se tratan en este documento.

El bloque más primitivo edificio FPGA se llama ya sea una célula lógica (LC) en un Xilinx o un elemento lógico (LE) por Altera. En cualquier caso, este bloque de construcción consiste en una tabla de consulta (LUT) para las funciones lógicas y un flip-flop para el almacenamiento. Además del bloque de LC / LE, FPGAs también contiene la memoria, de reloj gestión, de entrada / salida (I / O), y los bloques de multiplicación. Para los propósitos de este estudio, LC / LE el consumo se utiliza en la determinación de los costes del sistema.

Un sistema de procesador embebido FPGA ofrece muchas ventajas excepcionales en comparación con los típicos microprocesadores incluyendo:

1) la personalización

2) la mitigación obsolescencia

3) reducción de componente y el costo

4) la aceleración de hardware

El diseñador de un sistema procesador FPGA embebido tiene total flexibilidad para seleccionar cualquier combinación de periféricos y controladores. De hecho, el diseñador puede inventar nuevos periféricos, únicas que se pueden conectar directamente al bus processorís. Si un diseñador tiene un requisito no estándar para un conjunto de periféricos, esto puede ser se reunió con facilidad con un sistema de procesador embebido FPGA. Por ejemplo, un diseñador no encontrar fácilmente un procesador de off-the-shelf con diez UART. Sin embargo, en una FPGA, esta configuración es muy fácil logrado.

Aceleración de hardware

Tal vez la razón más convincente para elegir un procesador embebido FPGA es la capacidad de hacer compensaciones entre hardware y software para maximizar la eficiencia y el rendimiento. Si es un algoritmo identificado como un cuello de botella de software, un motor de co-procesamiento personalizado se puede diseñar en el FPGA específicamente para ese algoritmo. Este co-procesador se puede conectar al procesador FPGA embebido a través especial, canales de baja latencia, y las instrucciones personalizadas pueden definirse para ejercer el co-procesador. Con moderna Hardware FPGA herramientas de diseño, la transición de los cuellos de botella de software desde el software al hardware es mucho más fácil ya que el código de software C puede adaptarse fácilmente en hardware con sólo pequeños cambios en el código de C.

Desventajas

El sistema de procesador embebido FPGA no está exento de inconvenientes. A diferencia de un procesador de off-the-shelf, la plataforma de hardware para el procesador embebido FPGA debe ser diseñado. El diseñador incrustado convierte el diseñador del sistema procesador de hardware cuando se selecciona una solución FPGA.

Debido a la integración del diseño de la plataforma de hardware y software, las herramientas de diseño son más complejo. El aumento de la complejidad de la herramienta y metodología de diseño requiere más atención por parte del diseñador incrustado.

Desde el diseño de software FPGA procesador incorporado es relativamente nuevo en comparación con el diseño de software para procesadores estándar, las herramientas de diseño de software son también relativamente inmaduras, aunque viable. Avances significativos en esta área se ha hecho tanto por Altera y Xilinx. En el próximo año, esta desventaja debe ser disminuida aún más, si no se elimina.

Costo de dispositivos es otro aspecto a considerar. Si una norma, off-the-shelf procesador puede hacer el trabajo, que procesador será más barato en una comparación cabeza a cabeza con la FPGA capaz de un equivalente diseño del procesador. Sin embargo, si una gran FPGA ya está en el sistema, consumiendo puertas no utilizados o un disco procesador en el FPGA en esencia hace que el costo del sistema procesador embebido intrascendente

Periféricos y controladores de memoria

Para facilitar FPGA embebido diseño del procesador, tanto Xilinx y Altera ofrecen amplias bibliotecas de propiedad intelectual (PI) en forma de periféricos y controladores de memoria. Esta IP está incluida en los conjuntos de herramientas de procesadores embebidos proporcionados por estos fabricantes. Para enfatizar la versatilidad y flexibilidad que ofrece el diseñador incrustado utilizando una FPGA, una lista parcial de IP incluido con el procesador embebido herramientas de diseño de Altera y Xilinx se enumeran a continuación

Peripherals & peripheral controllers

• General purpose I/O

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