有什么辦法能解決標(biāo)準(zhǔn)FPGA資源豐富卻浪費(fèi)的問題嗎？嵌入式FPGA可以

有什么辦法能解決標(biāo)準(zhǔn)FPGA資源豐富卻浪費(fèi)的問題嗎？嵌入式FPGA可以FPGA以計(jì)算速度快、資源豐富、可編程著稱，之前一直應(yīng)用于高速數(shù)字信號(hào)領(lǐng)域和ASIC驗(yàn)證。隨著邏輯資源的豐富和編程工具的改進(jìn)，F(xiàn)PGA在機(jī)器學(xué)習(xí)和硬件加速上得到越來越多的重視，目前數(shù)據(jù)中心已經(jīng)大量采用，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算領(lǐng)域逐步采用FPGA器件。但是除了這些對計(jì)算能力和邏輯資源要求很高的應(yīng)用，市面上還有很多功能簡單的小型應(yīng)用，如果采用現(xiàn)有的“大而全”的FPGA產(chǎn)品，不僅價(jià)格昂貴，而且資源浪費(fèi)。于是有人想到了定制化服務(wù)，這樣可以讓工程師根據(jù)產(chǎn)品需求定制合適的FPGA產(chǎn)品，從而達(dá)到節(jié)約成本和功耗的目的，嵌入式FPGA有望解決這一問題。最近，Achronix為其eFPGAIP解決方案推出Speedcorecustomblocks定制單元塊。其市場營銷副總裁SteveMentor介紹，“Speedcorecustomblocks定制單元塊可以大幅度地提升性能、功耗和面積效率，并支持以前在FPGA獨(dú)立芯片上無法實(shí)現(xiàn)的功能。利用Speedcorecustomblocks定制單元塊，客戶可以獲得ASIC級的效率并同時(shí)保持FPGA的靈活性，從而帶來了一種可以將功耗和面積降至最低、同時(shí)將數(shù)據(jù)流通量最大化的高效實(shí)現(xiàn)方式。”通過兩層裁剪讓芯片面積縮小多達(dá)6倍FPGA用戶都指導(dǎo)，標(biāo)準(zhǔn)FPGA不僅包含F(xiàn)PGA內(nèi)核中的邏輯設(shè)計(jì)、各種存儲(chǔ)器、DSP以及布線，而且還包含內(nèi)核以外的可編程I／O、SerDes以及各種接口控制器，這就使得芯片資源豐富，但體積龐大，成本昂貴，因此要實(shí)現(xiàn)成本的縮減就要裁掉設(shè)計(jì)中不必要的資源。Achronix的做法是進(jìn)行了兩層裁剪：如圖所示，第一層裁剪將外部的可編程I／O、SerDes以及各種接口控制器進(jìn)行裁剪，只留下FPGA內(nèi)核，這樣面積可以縮小50％。如圖所示，裁剪掉外圍模塊以后，F(xiàn)PGA內(nèi)核是否可以進(jìn)一步縮?。磕敲?，先從FPGA內(nèi)核的結(jié)構(gòu)分析，SteveMentor指出，“Microsoft在其有關(guān)Catapult項(xiàng)目的白皮書中講了一種云規(guī)模的加速架構(gòu)，包括殼（shell）和應(yīng)用（Application），其中shell布局IO及與電路板相關(guān)的邏輯電路，應(yīng)用是核心邏輯，Shell占據(jù)了44％的總面積?！盇chronix進(jìn)行了第二層裁剪，將shell去掉，剩下由用戶定義功能的FusionCustomBlock定制單元塊，包含在Speedcore的可編程結(jié)構(gòu)中。經(jīng)過這道裁剪，芯片面積縮減高達(dá)75％。如何定義FusionCustomBlock單元塊？如何實(shí)現(xiàn)定義，這是很多用戶最關(guān)心的問題。SteveMentor解釋，“Achroinx使用內(nèi)部工具來分析客戶的設(shè)計(jì)，以識(shí)別出可以用FusionCustomBlock單元塊開進(jìn)行優(yōu)化的潛在功能，比如經(jīng)常使用的重復(fù)性功能，從而實(shí)現(xiàn)面積縮減、性能提高和功耗降低?，F(xiàn)在，AchronixeFPGAIP產(chǎn)品在添加了Speedcorecustomblocks定制單元塊以后，就使其在擁有可編程性的同時(shí)還能夠擁有ASIC級的性能以及高片芯面積效率?！盕PGA設(shè)計(jì)中開發(fā)工具很關(guān)鍵，Achronix也提供了ACE設(shè)計(jì)工具，可以全面支持Speedcorecustomblocks定制單元塊，可以與存儲(chǔ)器和DSP單元塊相同的方式，提供從設(shè)計(jì)捕獲到比特流生產(chǎn)和系統(tǒng)調(diào)試等功能。Achronix為每個(gè)Speedcorecustomblocks定制單元塊創(chuàng)建了一種獨(dú)有圖形化用戶接口（GUI），它可以管理所有的配置規(guī)則。ACE擁有Speedcorecustomblocks定制單元塊所有配置的完整的時(shí)序細(xì)節(jié)，支持ACE去完成各種設(shè)計(jì)基于時(shí)序的布局和布線?？蛻艨梢杂脧?qiáng)大的版圖規(guī)劃器來優(yōu)化設(shè)計(jì)，并為所有的單元實(shí)例去制定局域或者定點(diǎn)的任務(wù)安排。ACE還包括一個(gè)關(guān)鍵路徑分析工具，它可以支持客戶去分析時(shí)序?？蛻暨€可以使用ACE強(qiáng)大的Snapshot嵌入式邏輯分析儀，去創(chuàng)建復(fù)雜的觸發(fā)器并展示Speedcore內(nèi)的實(shí)時(shí)信號(hào)。eFPGA既然如此靈活，那么它是否會(huì)在未來代替FPGA？SteveMentor表示，“目前來看，標(biāo)準(zhǔn)FPGA的市場占有率大概是80％，eFPGA是20％，復(fù)雜應(yīng)用的客戶中有人愿意在ASIC設(shè)計(jì)中加入eFPGA，簡單應(yīng)用的客戶有些愿意用eFPGA來代替標(biāo)準(zhǔn)FPGA完成設(shè)計(jì)，但是兩者針對的客戶群不同，會(huì)長期共存?！薄罢莈FPGA的市場需求旺盛，Achro