Casa > Exposició > Contingut

Desenvolupament del segle XXI de la matriu de portes programable per camps

Mar 11, 2019

Una tendència recent ha estat portar un enfocament arquitectònic de gra gruixut més enllà combinant els blocs lògics i les interconnexions de FPGA tradicionals amb microprocessadors incrustats i perifèrics relacionats per formar un "sistema complet en un xip programable". Aquest treball reflecteix l'arquitectura creada per Ron Perlof i Hana Potash del Grup de sistemes avançats de Burroughs el 1982, que van combinar una arquitectura de CPU reconfigurable en un sol xip anomenat SB24.


Alguns exemples d'aquestes tecnologies híbrides es poden trobar al SoC Xilinx Zynq-7000 All Programmable, que inclou un processador MPCore ARM Cortex-A9 de doble nucli d'1,0 GHz incrustat al teixit lògic de la FPGA o a la FPGA Altera Arria V, que inclou un 800 MHz ARC Cortex-A9 MPCore de doble nucli MHz. El FPSLIC Atmel és un altre dispositiu, que utilitza un processador AVR en combinació amb l'arquitectura de lògica programable d'Atmel. Els dispositius Microsemi SmartFusion incorporen un nucli de processador dur ARM Cortex-M3 (amb fins a 512 kB de flash i 64 kB de RAM) i perifèrics analògics, com ara convertidors multicanal de conversió entre analògics i digitals i convertidors digitals a analògics a el seu teixit FPGA basat en memòria flash.



Un sistema programable de Xilinx Zynq-7000 en un xip.

Un mètode alternatiu a l’ús d’un processador de macros dur és fer servir nuclis de processador suau que s’implementen dins de la lògica FPGA. Nios II, MicroBlaze i Mico32 són exemples de processadors softcore populars. Moltes FPGAs modernes estan programades en "temps d'execució", cosa que ha portat a la idea de sistemes de computació reconfigurables o sistemes reconfigurables: les CPU que es tornen a configurar per adaptar-se a la tasca actual. A més, noves arquitectures no FPGA comencen a sorgir. Els microprocessadors configurables pel programari, com ara el Stretch S5000, adopten un enfocament híbrid proporcionant una sèrie de nuclis de processador i nuclis programables similars a FPGA en el mateix xip.


Empreses com Microsoft han començat a utilitzar FPGAs per accelerar sistemes d’alt rendiment computacionals (com els centres de dades que operen el seu motor de cerca Bing), a causa del rendiment per watt que ofereixen les FPGA. Microsoft va començar a utilitzar FPGA per accelerar Bing el 2014, i el 2018 va començar a desplegar FPGAs a través d'altres càrregues de treball dels centres de dades per a la seva plataforma de computació en núvol Azure.