FPGA、CPU、DSP的竞争与融合

　　对FPGA威廉希尔官方网站 来说，早期研发在5年前就已开始尝试采用多核和硬件协处理加速威廉希尔官方网站 朝系统并行化方向发展。在实际设计中，FPGA已经成为CPU的硬件协加速器，很多芯片厂商采用了硬核或软核CPU+FPGA的模式，今后这一趋势也将继续下去。

　　CPU+FPGA模式的兴起

　　赛灵思根据市场需求，率先于2010年4月28日发布了集成ARM Cortex-A9CPU和28nmFPGA的可扩展式处理平台(Extensible Processing Platform)架构。

　　该公司全球市场营销及业务开发高级副总裁VinRatford曾在不同场合强调：“该架构颠覆了以前以FPGA为中心，CPU为辅的理念。现在以CPU为主，FPGA为辅。CPU可单独启动。这个架构针对的是嵌入式软件开发工程师，而不是FPGA工程师。”

　　时隔不到一年，赛灵思于2011年3月4日又推出了可扩展处理平台Zynq-7000系列，把FPGA+ASIC+ASSP优势集成在一起，形成了对传统ASIC和ASSP市场的进一步渗透。虽然不会取代后两者，但对它们的现有地位构成了强劲挑战(参见本站报道“‘不是单纯的FPGA’——赛灵思推出可扩展处理平台Zynq-7000系列”)。

　　英特尔在2010秋季IDF上发布的凌动E600C可配置处理器SoC封装中，也集成了Altera的FPGA。后者看上的是凌动的处理性能和业内最先进的芯片工艺。

　　不过，一位FPGA厂商的高层人士指出：“这款可配置处理器采用开放的标准PCIe作为处理器与芯片的接口，虽然提高了设计灵活性，降低了开发难度，但是接口带宽还是略显局促。另外，在价格和功耗方面也需较大的改进。”

　　英特尔对此回应表示，该SoC的性能完全可以满足我们目前所涉及的市场领域客户的设计需求。当然，针对未来的需求，还会进一步完善。

　　Altera也根据大批客户的反馈和要求，于2010年10月13日公布了自己的嵌入式计划，与ARM、MIPS及Intel等主要嵌入式处理器伙伴合作，提供集成了CPU+FPGA的多种威廉希尔官方网站 方案。

　　美高森美(Microsemi)的SoC产品部(原Actel公司)于2010年11月17日发布了65nm嵌入式闪存工艺的FPGA平台，采用了ARMCortex-M3微处理器架构及DSP模块。

　　当然，还有一直在可编程SoC(PSoC)领域深耕不辍的赛普拉斯(Cypress)，其较早前也推出了集成PLD、ARMCortex-M3处理器的PSoC5。

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　　除英特尔采用自己的凌动可配置处理器外，上述几家厂商均选择了ARM处理器架构。赛灵思的VinRatford及Altera产品和企业市场副总裁VinceHu一致给出了如下几点理由：ARM处理器架构在全球范围内具有成熟的互联社区生态环境，200多家芯片合作伙伴以及500多家许可证持有者;完善的操作系统支持;丰富的IP库。

　　值得注意的是，已被英特尔收购的风河系统表示，将与赛灵思合作提供基于ARM处理器架构的可配置软/硬件平台。这对于嵌入式领域两个冤家——英特尔和ARM的初期竞争，似乎体现出某些“你中有我，我中有你”的状态。ARM似乎对这种情况无所谓，毕竟受到支持的厂商越多越好。但作为风河的东家，英特尔可能更多的是无奈。不过在商言商，现阶段也只能坦然面对。

　　CPU+FPGA的并行处理将大行其道

　　目前，嵌入式系统设计中存在下述一些问题：IP复用;总体成本和占板面积;工艺;一味提高处理器时钟速率，会使功耗大幅增加及散热恶化，并增加设计人员解决这些问题的时间和系统成本;FPGA与CPU之间的信号传输时延较大。

　　不过，CPU+FPGA的SoC方案现已解决了IP复用问题，高集成度也降低了系统总体成本、占板面积和功耗。赛灵思和Altera除自身的接口威廉希尔官方网站 外，都采用了ARM的AMBAAXI总线，使时延达到了ns级。今后，多核与硬件协处理器的大规模并行处理威廉希尔官方网站 将大行其道。

　　还有，赛灵思和Altera除了利用ARM的生态系统，还都在努力扩大自己的合作伙伴范围，以吸引更多的设计人员。

　　Altera软件、嵌入式和DSP营销高级总监ChrisBalough表示：“生产商、用户和辅助支撑系统在产品上彼此之间会有影响时，就会出现平台效应。基本原理是，某一种产品或标准的应用越多，它在用户基础和辅助支撑系统中的价值就越高。结果，用户基础和辅助支撑系统就会在这种威廉希尔官方网站 上加大投入，从而吸引更多的应用，产生一种自我增强的良性循环。SoCFPGA极有可能看到这种平台效应。随着SoCFPGA的不断发展，用户将非常愿意重新使用他们在多种系统中用过的FPGAIP和设计软件。”

　　FPGA与DSP的融合与竞争

　　另外，对于串行结构出身的DSP和并行结构出身的FPGA，两种威廉希尔官方网站 目前都在利用自身的优势开发新工艺和架构，以满足新应用的需求。例如，TI和飞思卡尔不久前针对3G/LTE多标准无线基站应用，各自开发了采用不同威廉希尔官方网站 将CPU、FPGA、ASIC和DSP功能集成在SoC内的方案。而CPU+FPGA+DSP的SoC威廉希尔官方网站 现在也能提供更多的GMACs执行无线DSP算法了。