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FPGA与CPU有什么关系_FPGA与CPU的联系

2018年01月02日 15:54 次阅读

CPU为冯诺依曼结构,串行地执行一系列指令;而FPGA可以实现并行操作,就象在一个芯片中嵌入多个CPU,其性能会是单个CPU的十倍、百倍。一般来说,CPU可以实现的功能,都可以用硬件设计的方法由FPGA来实现。当然,极其复杂的算法用硬件实现会比较困难,资源消耗也很大,如果没有高性能要求,那用硬件实现就有点得不偿失了。对于一个复杂系统而言,进行合理的软、硬件划分,由CPU(或DSP)和硬件电路(如FPGA)合作完成系统功能是非常必要的,也是高效的。

CPU+FPGA的并行处理将大行其道

目前,嵌入式系统设计中存在下述一些问题:IP复用;总体成本和占板面积;工艺;一味提高处理器时钟速率,会使功耗大幅增加及散热恶化,并增加设计人员解决这些问题的时间和系统成本;FPGA与CPU之间的信号传输时延较大。

FPGA与CPU有什么关系_FPGA与CPU的联系

不过,CPU+FPGA的SoC方案现已解决了IP复用问题,高集成度也降低了系统总体成本、占板面积和功耗。赛灵思和Altera除自身的接口技术外,都采用了ARM的AMBAAXI总线,使时延达到了ns级。今后,多核与硬件协处理器的大规模并行处理技术将大行其道。

还有,赛灵思和Altera除了利用ARM的生态系统,还都在努力扩大自己的合作伙伴范围,以吸引更多的设计人员。

Altera软件、嵌入式和DSP营销高级总监ChrisBalough表示:“生产商、用户和辅助支撑系统在产品上彼此之间会有影响时,就会出现平台效应。基本原理是,某一种产品或标准的应用越多,它在用户基础和辅助支撑系统中的价值就越高。结果,用户基础和辅助支撑系统就会在这种技术上加大投入,从而吸引更多的应用,产生一种自我增强的良性循环。SoCFPGA极有可能看到这种平台效应。随着SoCFPGA的不断发展,用户将非常愿意重新使用他们在多种系统中用过的FPGAIP和设计软件。”

FPGA+CPU真正走向大众

在深圳ASDF大会上,众多客户展示了基于FPGASoC的最新应用,FPGA+CPU架构正在迅速被业界认可并采用。

在ASDF大会上,嵌入式处理营销资深总监ChrisBalough展示了Altera未来的路线图:高端产品将采用英特尔10nm制程;中端采用英特尔14nm制程;而低端产品Cedar将会针对量大的消费电子市场,仍然采用TSMC的工艺制程。“Cedar产品继续采用TSMC制程,我们会保持与TSMC的长久关系。”他说道。如下图

FPGA与CPU有什么关系_FPGA与CPU的联系

图:Altera未来的高中低端路线图,已涉及到采用英特尔的10nm工艺。

高端产品特征是单个Die中可以达到1000万个逻辑单元,这是基于英特尔的特殊工艺才能实现的,将来针对大数据云端的应用包括路由器等,具有超强的性能与低功耗特征。并且,Altera有信心可以实现大Die的高良率。

精细颗粒异构计算用于手势控制

FPGA与CPU有什么关系_FPGA与CPU的联系

这个是基于cyclconeVSoC的精细颗粒异构计算DEMO——图形加速算法。SoC内有cyclcone与ARMCortexA9双核,通过FPGA+CPU可以实现任意的微调,Altera称之为精细颗粒异构计算,其中FPGA起到了显卡加速的作用:把CPU中原来要处理的函数放到FPGA中来跑,也就是把原来软件要做的事情,给FPGA来做,可以灵活地做微调,按照客户应用的需求调到功耗最低,速度最快。这样,客户可以自己做二次开发。这个DEMO的应用场景包括3D鼠标、手势控制等。它采用OpneCL工具,同时可以编译FPGA与CPU。

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发表于 2018-03-12 15:45 411次阅读
Linux跟踪器如何选择,学会这招就很简单了

献给那些刚刚踏上硬件之路的同学们:硬件开发经验

在进行FPGA学习的时候,我遇到过问题停滞不前,试验没有进展,心情沮丧的时候。那时对底层硬件一无所知...

发表于 2018-03-12 14:18 846次阅读
献给那些刚刚踏上硬件之路的同学们:硬件开发经验

FPGA设计的经验技巧,FPGA开发设计经验总结

FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在P...

发表于 2018-03-12 10:35 562次阅读
FPGA设计的经验技巧,FPGA开发设计经验总结

FPGA控制的无人机电源管理系统

工业电子产品的发展趋势是更小的电路板尺寸、更时尚的外形和更具成本效益。由于这些趋势,电子系统设计人员...

发表于 2018-03-12 09:48 2943次阅读
FPGA控制的无人机电源管理系统

如何用面包版绕线做原型CPU?

基于74HC系列的CMOS积体电路,插在面包板上用电线跳接起来,他花了两天时间画电路图、一个星期时间...

发表于 2018-03-12 09:21 190次阅读
如何用面包版绕线做原型CPU?

AI领域芯片已“炒作”过热但AI芯片未来发展还有...

华大学微电子所所长魏少军9日呼吁,当前,AI领域芯片已“炒作”过热,在目前还没有出现AI通用算法的芯...

发表于 2018-03-12 09:16 575次阅读
AI领域芯片已“炒作”过热但AI芯片未来发展还有...

如何制作一个CPU

能对指令进行译码并执行规定的动作;可以进行算术和逻辑运算;能与存储器,外设交换数据;提供整个系统所需...

发表于 2018-03-12 09:03 117次阅读
如何制作一个CPU

详解DDR布线最简规则与过程

星形拓补就是地址线走到两片DDR中间再向两片DDR分别走线,菊花链就是用地址线把两片DDR“串起来”...

发表于 2018-03-12 08:36 1590次阅读
详解DDR布线最简规则与过程

cpu执行指令的过程详解

计算机每执行一条指令都可分为三个阶段进行。即取指令-----分析指令-----执行指令。

发表于 2018-03-09 16:30 742次阅读
cpu执行指令的过程详解

大师教你如何制作一个简单的16位CPU

与mv指令类似,mvi指令也将一个数据送入Rx当中,只不过这次的数据存在指令当中,是立即数,所以Rx...

发表于 2018-03-09 14:23 866次阅读
大师教你如何制作一个简单的16位CPU

初学者爱问这个问题,FPGA到底能做什么?

各种方案虽然只是初步的了解一些,但是发现这方面虽然有类似SOPC概念的海思和TI双核解决方案,而且是...

发表于 2018-03-09 14:19 651次阅读
初学者爱问这个问题,FPGA到底能做什么?

当单片机遇到多个模块的数据需要处理,应该怎么办?

将硬件系统区分为独立单元单独做成底层驱动函数和应用函数,并且函数正常应该有参数和返回值,其中返回值是...

发表于 2018-03-09 13:51 760次阅读
当单片机遇到多个模块的数据需要处理,应该怎么办?

指令周期的四个阶段详解

指令周期是取出一条指令并执行这条指令的时间。一般由若干个机器周期组成,是从取指令、分析指令到执行完所...

发表于 2018-03-09 10:51 703次阅读
指令周期的四个阶段详解