Processorkärnor där man bara tar med det nödvändiga är det senaste i asic- och FPGA-branschen. På Ericsson tycker man att det är en naturlig utveckling.


Hårda och mjuka kärnor i all ära, men nu kommer de konfigurerbara kärnorna. Finessen med dem är att konstruktören som köper kärnan kan anpassa funktionen efter den egna tillämpningen innan kärnan implementeras i en asic eller FPGA.

Ett företag som ligger i framkant inom konfigurerbara kärnor är Arc, ett brittiskt företag som erbjuder processorkärnor. Andra exempel på konfigurerbara byggblock är Synopsys PCI-block och Palmchips kärna för minneshantering.

Även Xilinx och Altera erbjuder verktyg för att skräddarsy vissa av de byggblock som kan implementeras i företagens programmerbara logiska kretsar.

Visserligen kan man även påverka funktionen i de så kallade mjuka kärnor som funnits på marknaden en tid. De levereras i form av kod som användaren syntetiserar själv, och kan därför anpassas. Åtminstone i teorin.

- Mjuka kärnor har hittills varit en bunt VHDL-kod. I bästa fall får man reda på vilka konstanter man kan skruva på, som exempelvis bitbredd på register och bussar. Parametriserbara kärnor känns som en naturlig vidareutveckling, säger Hans Bengtsson på Ericsson Components som ansvarar för metodiken kring kärnor för inbyggnad i asicar.

I de parametriserbara varianterna genereras istället den hårdvarubeskrivande koden av en programvara. Användaren matar in sina önskemål i ett användargränssnitt som ofta är grafiskt, och får ut syntetiserbar kod och syntesskript.

- Snart är det ett helt utvecklingssystem snarare än en kärna man köper, säger Hans Bengtsson.

Ett problem skulle kunna vara verifieringen, menar han. Leverantören kan ju knappast verifiera alla tänkbara kombinationer. Han poängterar dock att han inte har använt någon av de parametriserade kärnorna på marknaden ännu, och att han därför egentligen inte kan uttala sig om huruvida verifieringen verkligen är ett aber.

Nåväl, Arc har tagit ett innovativt grepp för att leverera anpassningsbara 32- bitars riscprocessorkärnor. Förutom själva processorn erbjuds en så kallad Wizard, en guide för att göra kundanpassningen och en miljö för att samverifiera hårdvara och programvara.



Välj cache och instruktioner


- Man kan skapa en kärna extremt snabbt med vår Wizard, genom att peka och klicka. Det tar bara två-tre minuter att exempelvis konfigurera cacheminnet och att ange klockhastighet och klockförskjutning (skew). Sedan tar det runt fem minuter att generera källkod och syntesskript, säger Bob Terwilliger som är företagets vd.

Kärnan beskrivs som en 32-bitars Harvardarkitektur med extra gränssnitt mot exempelvis minne och hjälpprocessor.

Kärnan är liten, den består av endast 10 000 grindar och upptar en knapp kvadratmilimeter i en 0,35 μm-process. Sedan tillkommer naturligtvis minne.

Det låga grindantalet förklaras med att användaren själv definierar instruktionsuppsättningen, och därmed bara implementerar de instruktioner som verkligen behövs. Det finns en grunduppsättning instruktioner, och man kan dessutom välja ur ett bibliotek som bland annat innehåller färdiga DSP- instruktioner. Det går även att utveckla egna instruktioner.

- Arc-kärnan kan ersätta både en riscprocessor och en digital signalprocessor i ett inbyggt system, säger Rick Clucas, teknisk chef på Arc.

Arkitekturen sägs även ge god prestanda, och i företagets presentationsmaterial talas det om systemförbättringar på över 1 000 procent jämfört med konkurrerande inbyggnadsprocessorer. Effektförbrukningen sägs dessutom vara låg, delvis tack vare det låga grindantalet.

Arc fick nyligen extra vind i seglen i form av knappt 6 miljoner dollar i riskkapital. Kärnan har idag runt 30 licenstagare, och gör exempelvis tjänst i en bärbar telefon och i en digitalkamera.

Charlotta von Schultz

Arc har ingen svenskt representant - Skandinavien betjänas av Belgienkontoret.

Internetadressen är www.arccores.com