英特尔提供覆盖高端、中端和低端应用的全套 SoC FPGA 产品组合。

为满足高端应用的苛刻性能要求,英特尔推出了英特尔® Stratix® 系列。对于中端应用,英特尔® Arria® 系列可在成本和功耗与性能之间进行完美平衡。英特尔® Cyclone® 系列同时具备低系统成本和功耗及出色性能,适用于不同的大批量应用。

英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA

英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA 在带宽和系统集成方面实现了突破,包括下一代硬核处理器系统 (HPS)。英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA 具有革命性的英特尔® HyperFlex™ 架构,采用英特尔 14 纳米三栅极工艺制造,突破了性能和功效,而这在以前是无法想象的。结合 64 位四核 ARM* Cortex*-A53 处理器以及面向 OpenCL™ 的英特尔® SDK 1 和 SoC 嵌入式设计套件 (EDS) 等高级异构开发和调试工具,英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA 实现了业界最通用的异构计算平台。

英特尔® Arria® 10 SoC FPGA

基于 ARM 的 20 纳米英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 为中端应用提供最佳性能、能效、小外形和低成本。英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 采用 TSMC 的 20 纳米工艺技术,结合了双核 ARM *Cortex*-A9 MPCore* 硬核处理器系统 (HPS) 和业界领先的可编程逻辑技术(包含硬化浮点数字信号处理 (DSP) 模块)。 通过利用与 Arria® V SoC FPGA 相同的双核 ARM* Cortex*-A9 处理器,英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 为 Arria® V SoC FPGA 设计提供了简单的性能升级和软件迁移路径。

Arria® V SoC FPGA

对于远程射频单元、10G/40G 线路卡、医疗成像以及广播演播设备等中端应用,Arria® V SoC FPGA 提供了最大带宽,而总功耗最低。将由双核 ARM* Cortex*-A9 处理器、外设和内存接口组成的硬核处理器系统 (HPS) 与灵活的 28 纳米 FPGA 结构相结合,帮助您降低系统功耗、成本和电路板面积。

Cyclone® V SoC FPGA

Cyclone® V SoC FPGA 在业界系统成本最低、功耗最低。SoC FPGA 的高性能特性非常适合不同的大批量应用,例如,工业电机控制驱动器、协议桥接、视频转换器和采集卡,以及手持式设备等。SoC FPGA 提供多种可编程逻辑密度,硅片内具有很多系统级硬核功能——双核 ARM* Cortex*-A9 硬核处理器系统(HPS)、嵌入式外设、多端口内存控制器、串行收发器和 PCI Express* (PCIe*) 端口等。

SoC FPGA 的优势

英特尔® SoC FPGA 通过高带宽互联支柱,采用 FPGA 结构集成基于 ARM* 的硬处理器系统 (HPS),其中包含处理器、外设和内存接口。它同时实现了硬核知识产权 (IP) 的性能和低功耗特性,以及可编程逻辑的灵活性。这些设备包括 PCI Express* Gen2 和 Gen3、多端口内存控制器、纠错码 (ECC)、内存保护和高速串行收发器等其他硬核逻辑。使用所提供的 FPGA 自适应调试功能,开发 ARM 兼容软件,前所未有的提高了目标可视化、控制能力和效能。

灵活性

硬件差异化、系统启动和配置选择以及多个硬化内存控制器可提供更高的灵活性。

加速

更高的硬核处理器系统 (HPS )至 FPGA 带宽互联、硬件加速以及更高内存性能可提升系统性能

集成

在一片 FPGA 中集成分立处理器和数字信号处理 (DSP) 功能,降低系统功耗和成本,减小电路板面积

总体拥有成本 (TCO)

降低系统成本 通过单片集成、集成PCIe® 控制器以及无断电排序功能来实现

架构至关重要

要保证您的系统设计满足目前以及未来的性能要求,关键是开发架构结构良好的产品。采用 SoC 嵌入式系统,您一开始就打下了坚实的基础,使您的设计能够:

  • 提高系统性能 - 通过硬核处理器系统 (HPS) 至 FPGA 宽带互联、硬件加速以及高性能内存来实现
  • 增强可靠性 - 通过 ECC 和内存保护功能来实现,保护系统不受硬件或者软件错误的影响,CPU 热启动或者冷复位都不会影响系统,也不用对 FPGA 重新编程
  • 更加灵活 - 通过硬件和软件差异化、系统启动和配置选择以及多个硬化内存控制器来实现
  • 降低系统成本 - 通过单片集成、集成 PCIe* 控制器以及无断电排序功能来实现
  • 提高效能 - 通过我们优秀的目标可视化、控制能力和高效能 FPGA 自适应调试工具来实现
  • 未来路径 - 通过我们的高端、中端和低端应用规划,以及软件移植和平均生命周期高达 15 年以上的产品来实现

并不是所有 SoC FPGA 都是相同的。架构至关重要

了解怎样借助大量的资源,为您的应用选择合适的 SoC FPGA,这些资源包括处理器专家 Jim Turley 提供的系列短视频。

架构至关重要


选择适合应用的 SoC FPGA

入门

ARM* Cortex*-A53 MPCore* 处理器

    英特尔® Stratix® 10 SoC 采用英特尔 14 纳米 FinFET 制程技术制造,采用基于四核 ARM* Cortex*–A53 MPCore* 处理器集群的第三代硬处理器系统 (HPS)。硬核处理器系统还包括了大量的外设功能,结合了突破性的 HyperFlex FPGA 架构,实现了业界性能最好的 SoC FPGA 产品系列。

    ARM* Cortex*-A9 MPCore* 处理器

      双核 ARM* Cortex*-A9 MPCore* 处理器是 Cyclone® V SoC FPGA、Arria® V SoC FPGA 和英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 的核心。所有三种设备使用相同的高性能处理器,但 Arria® V SoC FPGA 可实现更高的时钟速度和性能,英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 在这方面的表现甚至更加突出。因为三种设备基本上使用相同的处理器,所以 Cyclone® V SoC FPGA 可有效用于基于三种 SoC 之一的系统的早期原型设计和软件开发。

      产品文档和支持

      硬件开发

      英特尔® SoC FPGA 的硬件设计流程包括配置硬核处理器系统 (HPS) 及将逻辑添加至设备的 FPGA 部分。Platform Designer(前身为 Qsys)属于英特尔® Quartus® Prime 设计软件的一部分,可实施两种任务。Platform Designer(前身为 Qsys)可在 FPGA 中自动生成优化的片上网络 (NoC),包括 HPS 接口,从而创建自定义系统芯片 (SoC)。

      软件开发

      SoC FPGA 可充分利用庞大的 ARM* 嵌入式软件生态系统,包括操作系统、中间件和软件开发工具。

      开发套件和电路板

      SoC FPGA 开发包预先配置了 Linux 及名为黄金系统参考设计的参考设计实例。正因如此,其本身使用简单,只需取出电路板及内容物,连接电源及必需的通讯线缆(如以太网、UART,或 USB)即可。电路板接通电源后,会立即启动并运行有用的实例。无需下载任何其他工具或软件即可进行电路板初始通电。

      初始通电后,需执行多项步骤。您可下载软件、工具以及其他实例,并在电路板上制作和运行应用程序。这些选项在电路板特定的快速入门指南中均有所涉及。

      选择特定开发套件,查看详细的电路板快速入门指南。

      英特尔® Stratix® 10 SOC FPGA 开发套件

      英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA 开发套件让您快捷、轻松地开发基于定制 ARM* 处理器的 SoC FPGA 设计。

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      英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 开发套件

      快速入门指南逐步指导如何取出、配置英特尔® Arria® 10 SoC FPGA 开发套件电路板,以及为其通电和与其交互。

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      Arria® V SoC FPGA 开发套件

      此快速入门指南逐步指导如何取出、配置 Arria® V SoC FPGA 开发套件电路板,以及为其通电和与其交互。

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      Cyclone® V SoC FPGA 开发套件

      此快速入门指南逐步指导如何取出、配置英特尔® Cyclone® V SoC FPGA 开发套件,以及为其通电和与其交互。

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      常见问题解答

      常见问题解答

      常见问题解答

      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 提供英特尔® Stratix® 10 SoC FPGA、英特尔® Arria® 10 SoC FPGA、Arria® V SoC FPGA 和 Cyclone® V SoC FPGA 家族中的硬核处理器。

      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。

      FPGA 开发人员可获得传统嵌入式解决方案不具备的多种优势:

      • 保护您的软件投资免受处理器过时的影响—借助面向基于 FPGA 的嵌入式处理器的硬件设计,您可保护软件投资免受处理器过时的影响。在最糟糕的情况下,您可将嵌入式设计迁移至全新的 FPGA 家族,这需要对电路板进行重新设计。然而,您的处理器子系统不会变化,因此,您的软件投资仍然完好无损。
      • 缩短上市时间—通过在设计中添加 FPGA,您可提前发布具有基本特性集的新产品,然后逐步升级硬件。Altera 支持您通过互联网远程轻松更新 FPGA 硬件设计。在一些情况下,整个产品线可采用单个电路板设计,FPGA 包含可变内容。
      • 适应不断变化的要求—FPGA 支持您甚至在 PCB 配置完成后添加或更改硬件特性,进而适应最新变化或不断演进的标准。
      • 提升系统性能,无需重新设计电路板—有时,您会在设计流程的后续阶段发现系统并未达到所需性能。通过在系统中添加 FPGA,您可显著提升性能,而无需重新设计电路板、购买更快速度等级设备或重新编写汇编码。您可将多个处理器、定制指令和硬件加速器添加至 FPGA,以提升系统性能,无需重新设计电路板。

      MathWorks* 的 Simulink*、Embedded Coder* 和 HDL Coder* 工具,可提供在英特尔® SoC FPGA 上进行模拟、原型设计、验证及实施的硬件/软件工作流。点击此处了解更多信息。

      开发工具


      查看并了解相关的开发工具,以便针对英特尔® SoC FPGA 构建软件并创建 FPGA 设计。

      生态系统


      我们的生态系统合作伙伴以及英特尔® SoC FPGA 用户社区提供多种选择以满足您的 SoC FPGA 开发需求。

      资源中心


      英特尔® SoC FPGA 资源中心提供了您开始使用英特尔® SoC FPGA 所需的一切信息

      产品和性能信息

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      OpenCL™ and the OpenCL logo are trademarks of Apple Inc. used by permission by Khronos.