|
|
|
PLD对处理器的选择提供了新的SOC方案
|
|
Processor Options for PLDs Allow New SOC Possibilities
|
|
■Altera 公司 Martin S. Won
|
构建系统级芯片（SOC）的目的就是把更高级的功能集成到单个器件中。可编程逻辑器件从一开始就朝着更高集成度方向发展，先是增加组合和时序逻辑，然后增加嵌入存储结构，现在是嵌入处理器。SOC还有其它方案，包括定制ASIC和一些专用标准件（ASSP），如具有一定编程性的网络处理器。
定制ASIC允许设计者准确地选择终端器件的功能，这通常是实现所需系统性能最有把握的途径。然而，他们需要流片费用，大批量订货和数星期的生产制造。成品后，他们不能修改以修正错误或符合变更的规范。相反，ASSP是现成的，是低成本方案。然而，因为在ASSP制造之前，它们遵循的标准必须修正，所有ASSP受到面市时间的限制。另外，ASSP是小规模应用的理想选择，这范围之外的应用则需要其它的部件。即使它们具有一定的编程性，它们的应用范围也是很有限的（如数据通道通信），对此之外的应用没用多大吸引力。
如果其它产品也有不足之处，系统集成的下一步发展必须融合嵌入处理器和可编程逻辑。除了高集成度本身的优势之外，嵌入处理器PLD让设计者充分地意识到在很短的时间内进行多次硬件系统的反复，花费的时间通常是定制ASIC或采用ASSP板级设计所需时间的一小部分。这种灵活性允许设计者能在更短的时间内开发产品或在集中硬件实现方案中研究不同的功能划分以达到该产品的最佳组合。
在可编程逻辑中实现微处理器功能现在或将来会有几种选择，扩展了单个可编程芯片可构建系统的范围。IP供应商或可编程逻辑器件（PLD）产商提供的软核处理器具有极大的灵活性，允许设计者实现一组最能满足他们需要的处理器功能。可编程器件的硬核处理器也已推出，由于这些处理器采用了专用硅电路，所以它们具有更优的性能。可编程逻辑的处理器产品为系统设计者提供了更大的实现自由度，他们能够权衡在软核还是在硅电路中实现所需的功能。而且，把不同的处理器类型（软和硬）集成到单个设计中，设计者还能够把处理器功能划分为这两种类型的处理器。这样，设计者能够采用高性能的主处理器辅以智能协处理器或软核处理器控制的外设来组织系统（见图1）。
一些产品是根据制定中的标准进行开发的，这些标准的最佳实现方案尚未确定。例如，在通信领域，更高带宽和更高质量服务所需的精确算法和准确实现尚在研究中，但目前最保险的办法是采用复杂的信号处理（DSP）算法。这些DSP功能依靠它们的功能和系统环境，可能需要PLD的可编程逻辑部分进行硬件加速操作实现它们期望的结果，或者由处理器顺序实现会更好。而且设计者可能会发现多个硬件组合能够满足最初的性能要求，这取决于它们之间如何进行功能交互。设计者沿着功能边界划分设计，用PLD设计开发工具重新处理它，这样设计者能够进一步研究不同的组合挖掘在可编程逻辑与嵌入硬核处理器或软核处理器中实现功能的优势。
现在新式PLD的规模能够容纳几个32位软核处理器，允许设计者自由第使用它们作为智能协处理器或外设。例如，Nios软核处理器占用了EP20K1000E（有一百万典型门）中3%的资源，嵌入硬核处理器的PLD也占用相同数量的逻辑以及另外的SRAM和双口RAM。把最佳的面市时间优势，最丰富的实现选择和最大的灵活性结合在一起，嵌入处理器PLD为系统设计着提供了独一无二的SOC时机。
|
|
