Alteras kunder kan välja mellan Arm, Mips, Atom och Nios

FPGA-jätten Altera gör en bred framstöt på inbyggnadsområdet. Bland annat kommer en FPGA på 28 nm med hård Arm-kärna och en mjuk Mips-kärna. Dessutom finns Altera i Stellarton – en Atomprocessor från Intel som sitter i samma kapsel som en FPGA. Allt hålls samman av Qsys, en helt ny version av systemverktyget SOPC Builder.

Att allt fler inbyggda system innehåller en FPGA vid sidan av processorn är ingen nyhet för Elektroniktidningens läsare. I vissa fall kan till och med FPGA:n peta ut processorn när den förses med en mjuk kärna.

– EE Times årliga undersökning visar att 42 procent av all inbyggda system innehåller en FPGA. Var tredje krets som vi säljer kommer att innehålla en Nios-processor, säger Chris Balough på Altera.

Och trenden pekar spikrakt uppåt. FPGA:erna tar sig in på allt fler områden samtidigt som det blir vanligare att de innehåller en mjuk processor för att sköta enklare uppgifter, som att vänta på att användaren ska trycka på en knapp.

Men att komplettera FPGA:an med en hård kärna har inte varit särskilt framgångsrikt. Xilinx erbjöd visserligen länge PowerPC i hård form men droppade IBM-processorn i den senaste generationen på 28 nm.

Även Altera gjorde ett försök för ungefär tio år sedan med en hård Arm-kärna i en produktfamilj kallad Excalibur, en satsning som floppade.

– Det finns åtminstone tre saker som är annorlunda den här gången. Idag ligger vi i framkant vad gäller processteknik, då låg vi ett par generationer efter, säger Chris Balough.

För kunderna var det helt enkelt billigare och gav bättre prestanda att köpa processor och FPGA separat.

– Vi var nya på inbyggnadsområdet för tio år sedan. Under de år som gått har vi byggt upp mycket kunskap, vi har bland annat utvecklat Nios, vår egen inbyggnadsprocessor. Och Arm är inte samma företag idag som för tio år sedan. Idag finns ett enormt ekosystem runt dem.

Altera skaffade en licens från Arm tidigare i år. Bland annat omfattar den processorkärnan Cortex-A9 som kommer i en hård variant på 28 nm. Den som vill ha fler detaljer får ge sig till tåls till nästa år. Precis som värsta konkurrenten Xilinx berättar inte heller Altera hur deras FPGA med en hård Arm kommer att se ut. Xilinx avslöjar bara att det blir en tvåkärnig variant. Altera kommer med ”flera kärnor”.

Eftersom processen är den senaste på 28 nm kan man förvänta sig att prestanda blir minst lika bra som för dedicerade Arm-processorer. Arm-kärnan kommer därmed enkelt att spöa Alteras egen mjuka Nios-kärna som inte kan klockas med mer än cirka 200 MHz vilket ger ungefär lika mycket om man mäter i Dhrystone Mips.

Förutom bättre prestanda ger kombinationen processor på FPGA i samma kapsel en kostnadsbesparing när man bara behöver en kapsel och dessutom kräver den mindre kortyta.

Altera skrev också ett licensavtal med processorhuset Mips för ett år sedan. Det första resultatet är en mjuk variant av Mips32 kallad MP32. Kärnan används redan av en handfull kunder även om den officiella lanseringen är först nästa år.

Men med bara hårdvara och processorkärnor kommer man inte långt. Altera har därför tagit fram en uppföljare till systemverktyget SOPC kallat Qsys.

– Tanken är att man ska kunna använda samma verktyg oberoende av om man vill ha en Arm, en Mips, vår Nios eller Intels processor, säger Chris Balough.

All processorer har olika internbussar för att koppla in andra IP-block. Altera har sin egen buss kallad Avalon medan Arm har Amba, i den senaste varianten kallad AXI. Men det ska inte vara något problem.

– Avalon baseras på ett switch fabric precis som AXI så vi behöver inte gör om allt för att anpassa det till Arm. Det gäller också för OPC och Wishbone som också baseras på ett switch fabric.

Qsys, som ingår i Alteras utvecklingsverktyg Quartus II, kan också användas för att programmera den FPGA som sitter i Intels processormodul Stellarton och som innehåller en Atom E600. Men vilken FPGA som Altera bidrar med kan Chris Balough inte berätta.

– Det är Intels produkt så det är upp till dem att berätta.

Qsys kommer i en skarp version senare i år medan övriga produkter släpps först nästa år och kretsar med en hård Arm-kärna kanske först 2012.