About / Advertise
Magnus Peterson, SER:
SoC-FPGA – den ideala systemkomponenten!
Dags att designa ett inbyggt system igen? Den här gången är det dags att tänka nytt – den nya generationens SoC-FPGA:er ger en komplett systemlösning med bara en komponent. Sedan den första FPGA:n såg dagens ljus för 30 år sedan har mycket hänt. De har inte bara blivit ca 100 000 gånger större och försetts med mängder av IO-möjligheter och hårda kärnor, verktygen har även förfinats och det finns en hel flora av färdiga IP-block att välja bland. Men det riktigt stora genombrottet för tekniken har låtit vänta på sig, det verkar alltid ha lurat runt hörnet. Men den här gången är det annorlunda, nu närmar vi oss definitivt en riktig succé.• Inbyggda, kraftfulla processorer.
• FPGA-logik för acceleration av tunga beräkningar och algoritmer.
• Låg effektförbrukning i förhållande till prestanda.
• Hög flexibilitet när det gäller interface till omvärlden.
• Lägre produktkostnad, färre komponenter och mindre byggyta.
• Kortare total utvecklingstid, produkter som snabbare når marknaden och enkelt kan uppgraderas efter leverans – även de delar som normalt sett skulle utgöras av ren hårdvara.
Tack vare de inbyggda processorerna kan man i ett första utvecklingssteg komma igång snabbt med en ren mjukvarulösning, speciellt eftersom huvuddelen av IO:n är fullt åtkomlig från dessa. Därefter kan man steg för steg accelerera de prestandakritiska delarna med hjälp av FPGA-logiken. Man får således modern, iterativ, utvecklingsmetodik på köpet.
Den tajta integrationen mellan CPU:er, FPGA-logik och IO gör också att en större del av funktionaliteten kan ligga kvar i mjukvara, vilket håller nere utvecklingstiden. FPGA-logik är ju betydligt mer krävande att programmera, men kan man nu fokusera på de inre beräkningslooparna, och låta mer av det administrativa ligga i mjukvara, så är ju mycket vunnet.
Men FPGA:er är så mycket mer än kompletta systemkomponenter. De är utmärkta som interfacekomponenter, speciellt för kundspecifika interfacelösningar men givetvis också för standardiserade interface som PCIe, Ethernet och Can. FPGA:er har tidigare använts mycket som klisterlogik, men i takt med att de blivit större och mer kompetenta så väljer man ofta att integrera även de komponenter som ska bindas samman. Eller varför inte använda dem för att modernisera gamla konstruktioner där komponenter gått ur tiden. Dessa kan ofta lätt implementeras i en FPGA och när man ändå är igång kan man passa på att plocka in kringkomponenterna också.
Tittar vi på de olika tillverkarnas planer, där Xilinx och Altera dominerar marknaden, så finns FPGA:er för de flesta behov. Från pyttesmå kretsar som trots allt rymmer mer än man tror till de allra största med nästan 5 miljoner logikceller som rymmer allt man kan tänka sig och lite till. Här finns FPGA:er med inbyggt flash, FPGA:er som är extremt strömsnåla, FPGA:er med hårda flyttalskärnor som kan prestera hela 10 Teraflop, och som sagt, flera familjer med SOC-FPGA:er som kan utgöra ett mer eller mindre komplett inbyggt system helt på egen hand. Det finns all anledning att se framtiden an med stor tillförsikt!
