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標題：在FPGA器件中置入可配置的32位處理器增加設(shè)計靈活度

1樓

wangxinxin 發(fā)表于：2010-11-20 9:02:51

嵌入式系統(tǒng)與桌面PC結(jié)構(gòu)非常不同，但其底層技術(shù)發(fā)展卻是一樣的，而且遵循著類似發(fā)展趨勢。當桌面PC轉(zhuǎn)向64位架構(gòu)來滿足不斷增長的存儲器要求時，嵌入式系統(tǒng)也由于同樣的原因快速轉(zhuǎn)向32位處理器。
        桌面/服務器計算市場主要是圍繞x86架構(gòu)，大多數(shù)創(chuàng)新和差異都在系統(tǒng)級，如雙核、四核或多核中央處理架構(gòu)、集成圖像處理器單元和存儲器控制器等等。同樣，嵌入式系統(tǒng)則主要圍繞簡單的32位RISC處理器，多核架構(gòu)、集成外設(shè)以及可配置處理等系統(tǒng)級發(fā)展，使得設(shè)計人員能夠快速適應不斷變化的應用要求。
        根據(jù)iSuppli的研究報告，2007年32位微控制器(MCU)市場將超過8位MCU市場。如圖1所示，32位MCU市場的增長速度超過了半導體市場其它部分的增長速度，而8位MCU市場的份額過去幾年時間里則有所下降。
        這一趨勢的主要推動力是嵌入式系統(tǒng)中軟件內(nèi)容和復雜性的不斷增加，因此直接產(chǎn)生的后果是需要更寬的存儲器總線(32位)來滿足軟件程序所使用的代碼和數(shù)據(jù)要求。與傳統(tǒng)微處理器不同，32位處理器不需要分段等存儲器管理技巧就可以處理更大的存儲器空間，因此使編程更容易。8位MCU必須采用難學難用的匯編語言來滿足小存儲器空間限制(少于32K字節(jié))，而許多32位嵌入式應用則可以利用C/C++來編程，從而提高了嵌入式軟件開發(fā)人員生產(chǎn)力。更為重要的是，越來越多的操作系統(tǒng)(實時和非實時)都提供現(xiàn)成的驅(qū)動程序和軟件庫，從而使軟件開發(fā)人員能夠集中于應用本身的開發(fā)。
        集成降低成本
        在摩爾定律的指引下，越來越細的硅工藝線寬使得32位嵌入式解決方案的成本不斷降低，從而可以滿足更多的應用對價格的要求。此外，集成外設(shè)和片上存儲器進一步降低了元器件和總體材料清單成本。通過集成針對手機和游戲機等垂直應用而優(yōu)化的外設(shè)，許多器件的價格大大降低，直接推動了市場增長。
        價格壓力還導致只能在這些系統(tǒng)中集成一組固定的外設(shè)，因此通常的外設(shè)組合是面向大批量應用的。然而，不可能有適用于所有應用的萬能器件，因此許多小批量、中等規(guī)模甚至大批量應用都無法直接利用成品集成解決方案。其結(jié)果是設(shè)計人員必須采用額外的芯片來擴展外設(shè)、分流處理器的負擔，或增加膠合邏輯。這也是可配置處理解決方案產(chǎn)生的原因。
        可配置32位處理
        根據(jù)Gartner Dataquest的報告，如圖2所示，基于FPGA嵌入式處理方案的應用正在增長，到2010年，約40%的FPGA設(shè)計將包括嵌入式處理器。因為能夠定制滿足特定應用或產(chǎn)品的要求，嵌入系統(tǒng)設(shè)計人員正在越來越多地采用基于FPGA的可配置處理解決方案。這一方法的主要優(yōu)點是可通過集成降低成本，同時還可實現(xiàn)產(chǎn)品在市場上的差異化。
        通過選擇同一FPGA系列中的不同器件，或者將設(shè)計重新適配到新的FPGA器件中，能夠針對更高性能、更低成本、或者不同的I/O標準進行個性設(shè)計。這樣可以降低設(shè)計過時的風險，從而保證設(shè)計是未來可用的。對于必須有長使用壽命的產(chǎn)品(如汽車或工業(yè)應用)，這是特別關(guān)鍵的一個因素。        本信息來源：CAD教育網(wǎng) www.cadedu.com

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