英特尔® FPGA 和 SoC FPGA

英特尔® FPGA 提供了广泛的可配置嵌入式 SRAM、高速收发器、高速 I/O、逻辑模块和路由。嵌入式知识产权 (IP) 与出色的软件工具相结合,减少了 FPGA 开发时间、功耗和成本。

英特尔® FPGA 和 SoC FPGA

FPGA 的优势

FPGA 是一种半导体集成电路,支持对设备中的大量电气功能进行更改;可由设计工程师更改;可在 PCB 装配过程中更改,也可在设备发运到客户手中后“现场”更改。

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有关英特尔® FPGA 和 SOC FPGA 的常见问题解答

常见问题解答

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现场可编程门阵列 (FPGA) 是一种半导体集成电路,支持定制电气功能以加速关键工作负载。

SoC FPGA 将处理器和 FPGA 架构都集成到同一个设备中。

将处理器的高层次管理功能和 FPGA(现场可编程门阵列)严格实时的操作、极端数据处理或接口功能集成到同一个设备中,形成更强大的嵌入式计算平台。

因此,它们可提供更高的集成度、更低功耗、更小的电路板尺寸以及处理器和 FPGA 之间的更高带宽通信。它们还包括一组丰富的外设、片上内存、FPGA 式逻辑阵列和高速收发器。

SoC FPGA 中的处理器可以是“硬核”或“软核”。硬核处理器采用类似于串行收发器的 SoC FPGA 的固定芯片逻辑实施。然而,在 SoC FPGA 上,围绕处理器的可编程逻辑可供您用于定制或应用特定功能。相比软核处理器,硬核处理器可提供更高的 CPU 性能,具体取决于处理器架构、时钟速率和制程技术等因素。顾名思义,硬核处理器特性集是固定的,通常仅作为特定 SoC FPGA 的额外选项。SoC FPGA 中硬核处理器的数量和类型还用作特定 SoC FPGA 的固定功能。Altera® 为英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA,英特尔® Arria® 10 SoC FPGA、Arria® V SoC FPGACyclone® V SoC FPGA 家族提供硬核处理器。

Nios® II 处理器等软核处理器采用可编程逻辑实施,使用逻辑单元、倍频器和内存等片上资源,几乎可应用于任何 FPGA 家族。软核处理器的性能和成本主要取决于其所在的 FPGA,但性能和成本通常低于硬核处理器。在单个设备中使用的软核处理器的数量仅受到设备资源限制(即其逻辑和内存)。例如,高密度 FPGA 可以含有数百个软核处理器。同样,企业可实施不同类型的软核处理器:16 或 32 位、性能优化、逻辑区优化等。在迁移至门阵列或基于单元的设计时,您可选择将软核处理器设计迁移至硬核处理器实施环境。一个或多个软核处理器可用于 SoC FPGA 的 FPGA 部分。

在嵌入式系统中,FPGA 具有多种使用方式。常见用途包括:

  • I/O 和外设扩展—添加当前处理器缺乏的外设,如 LCD 或内存控制器,或通过添加以太网、通用 I/O (GPIO) 或 UART 端口,增加系统中 I/O 信道的数量。
  • 协同处理—将计算密集型算法从运行在处理器上的软件迁移至 FPGA 中的硬件,以提升系统性能。通过在硬件而非软件中运行,信号处理、图像处理和数据包处理应用可实现数量级的性能提升。
  • 定制嵌入式控制器—您可决定在定制嵌入式控制器中加入哪些(及多少)处理器、外设、接口、直接内存访问 (DMA) 信道和内存。
  • 多处理器—通过在多个 CPU 中分配任务,加速软件开发,提升代码可靠性,并增强可维护性。您可将多处理器系统设计为单个 FPGA 中的定制系统,或增强外部 CPU 或数字信号处理器。

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