FPGA可重構(gòu)技術(shù)可實現(xiàn)的基礎(chǔ)是什么?FPGA芯片未來可能這樣發(fā)展!!
FPGA將是下述內(nèi)容的主要介紹對象,通過這篇文章,小編希望大家可以對它的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識和了解,詳細(xì)內(nèi)容如下。
一、 FPGA可重構(gòu)技術(shù)可實現(xiàn)的基礎(chǔ)是什么
FPGA(Field Programmable Gate Array)是在PAL (可編程陣列邏輯)、GAL(通用陣列邏輯)等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的,既解決了定制電路的不足,又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。
FPGA可重構(gòu)技術(shù)就是通過上位機控制在FPGA運行過程中加載不同的Bitstream文件,F(xiàn)PGA芯片根據(jù)文件內(nèi)的不同邏輯將內(nèi)部的資源全部或部分進行重新配置以達到多種功能任務(wù)動態(tài)切換的目標(biāo),從而提高了使用FPGA進行開發(fā)的靈活度。
FPGA芯片本身就具有可以反復(fù)擦寫的特性,允許FPGA開發(fā)者編寫不同的代碼進行重復(fù)編程,而FPGA可重構(gòu)技術(shù)正是在這個特性之上,采用分時復(fù)用的模式讓不同任務(wù)功能的Bitstream文件使用FPGA芯片內(nèi)部的各種邏輯資源,使得同一個邏輯電路在不同時間段上加載不同的功能模塊。從時間軸上看,系統(tǒng)的每一項任務(wù)功能在FPGA芯片上依次執(zhí)行,系統(tǒng)的整體功能全部得以實現(xiàn)。從局部看,F(xiàn)PGA只執(zhí)行了一項小任務(wù),而從整體看,F(xiàn)PGA完成了整個系統(tǒng)任務(wù)。使用一塊FPGA芯片完成了需要多塊FPGA芯片的任務(wù),由此可見FPGA內(nèi)部資源的利用率得到很大提升。
二、關(guān)于FPGA芯片未來發(fā)展的猜想
首先,在 FPGA 芯片層面,F(xiàn)PGA 提供靈活性,但是對于通用的模塊(如處理器等)效率較低,因此在 FPGA 芯片上集成硬 IP 以同時滿足效率和靈活性的需求將會繼續(xù)是主流思路,而且未來集成的 IP 數(shù)量會越來越多。在同一塊芯片上以 FPGA 為核心模塊,同時搭載其他硬 IP 模塊(例如 CPU,以太網(wǎng),視頻編解碼和內(nèi)存控制等),并且使用 NOC 等片上互聯(lián)方案把 FPGA 和其他 IP 連接起來。AMD/Xilinx 是這方面的先行者,其在 Versal 產(chǎn)品線路線圖可以看到越來越多的硬 IP 將會集成在芯片上,而 Intel 的 FPGA 在這方面也會有相似的設(shè)計。通過集成這些硬 IP,F(xiàn)PGA 將能提供更強的功能。對于 Xilinx 來說,其最關(guān)鍵的 IP 就是 AI 相關(guān)的 DSP,而且我們也看到了一些新的 IP,例如 Direct RF 等,它可以通過超高速率的數(shù)模轉(zhuǎn)換來直接支持射頻應(yīng)用,并且可望與 FPGA 結(jié)合來滿足各種無線通信的需求,這樣就可以實現(xiàn)真正的軟件無線電,從而為 FPGA 打開新的應(yīng)用場景。因此,通過集成越來越多的硬 IP 在 FPGA 芯片上,將會成為使 FPGA 功能進一步變強并且進入新應(yīng)用場景的重要技術(shù)路徑。
第二個層面是在系統(tǒng)層面將 FPGA 和其他芯片集成在一起的集成和互聯(lián),我們認(rèn)為這樣的集成將會是 FPGA 賦能新芯片系統(tǒng)和品類的關(guān)鍵,而結(jié)合之前所說的 FPGA 芯片上的更多硬 IP 集成,我們認(rèn)為最終功能越來越強大的 FPGA 可以賦能越來越多的新芯片品類并打開市場。在這個層面,我們認(rèn)為最關(guān)鍵的技術(shù)路徑是通過高級封裝的形式實現(xiàn)靈活且可定制化的異質(zhì)集成,并且輔以創(chuàng)新的互聯(lián)技術(shù)。在這方面,Intel 在早前就發(fā)布了使用高級封裝技術(shù)(EMIB)來把 FPGA 和高速收發(fā)機(用于數(shù)據(jù)中心可擴展性互聯(lián))和 DRAM 等都集成在一個封裝里。在今年晚些時候的 HOTCHIPS 會議上,Intel 也有一篇關(guān)于使用異質(zhì)集成來實現(xiàn)創(chuàng)新射頻應(yīng)用的報告。使用異質(zhì)集成的主要優(yōu)勢在于其靈活性,例如可以根據(jù)用戶的需求來和不同種類和規(guī)格的芯片粒去做集成,來實現(xiàn)最大化性能,成本和可定制化之間的折衷。
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