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可編程 SoC 幫助制造商在可配置性和性能之間找到合適的平衡點(diǎn)

2515145 2022-11-25 | pdf | 429.16KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

盡管半導(dǎo)體技術(shù)是所有電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，但真正使我們的現(xiàn)代世界成為可能的是軟件。與硬件相比，軟件提供了幾乎無(wú)限的靈活性，當(dāng)在高性能微處理器上運(yùn)行時(shí)，它可以提供驚人的結(jié)果。例如，如果沒(méi)有在最新處理器上運(yùn)行的軟件組合，人工智能的進(jìn)步是不可能的。盡管半導(dǎo)體技術(shù)是所有電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)，但真正使我們的現(xiàn)代世界成為可能的是軟件。與硬件相比，軟件提供了幾乎無(wú)限的靈活性，當(dāng)在高性能微處理器上運(yùn)行時(shí)，它可以提供驚人的結(jié)果。例如，如果沒(méi)有在最新處理器上運(yùn)行的軟件組合，人工智能的進(jìn)步是不可能的。在過(guò)去的幾十年里，硬件和軟件之間的平衡發(fā)生了變化。人們普遍認(rèn)為，現(xiàn)在大約 70% 的產(chǎn)品功能是在嵌入式軟件級(jí)別定義的，這幾乎完全是由于其靈活性。在過(guò)去的幾十年里，硬件和軟件之間的平衡發(fā)生了變化。人們普遍認(rèn)為，現(xiàn)在大約 70% 的產(chǎn)品功能是在嵌入式軟件級(jí)別定義的，這幾乎完全是由于其靈活性。然而，隨著應(yīng)用程序不斷突破性能界限，這種不平衡成為一個(gè)限制因素。軟件最終是以抽象形式實(shí)現(xiàn)的功能，這在執(zhí)行時(shí)間方面帶來(lái)了不可避免的開(kāi)銷(xiāo)。在晶體管級(jí)別的專(zhuān)用硬件中實(shí)現(xiàn)的相同功能總是執(zhí)行得更快。這種性能提升通常是以靈活性為代價(jià)的，但是由于集成了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)備，在性能和靈活性之間取得正確的平衡變得更加容易：處理核心；固定功能；和可重構(gòu)硬件。然而，隨著應(yīng)用程序不斷突破性能界限，這種不平衡成為一個(gè)限制因素。軟件最終是以抽象形式實(shí)現(xiàn)的功能，這在執(zhí)行時(shí)間方面帶來(lái)了不可避免的開(kāi)銷(xiāo)。在晶體管級(jí)別的專(zhuān)用硬件中實(shí)現(xiàn)的相同功能總是執(zhí)行得更快。這種性能提升通常是以靈活性為代價(jià)的，但是由于集成了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)備，在性能和靈活性之間取得正確的平衡變得更加容易：處理核心；固定功能；和可重構(gòu)硬件。高性能優(yōu)化解決方案高性能優(yōu)化解決方案集成了所有這三種技術(shù)的設(shè)備通常稱(chēng)為片上系統(tǒng)或 SoC。就其本質(zhì)而言，它們通過(guò)將所有這些最好的特性集中在一個(gè)平臺(tái)上，提供了比固定功能設(shè)備更大的靈活性、比微控制器更高的可配置性以及比 FPGA 更多的功能多樣性。集成了所有這三種技術(shù)的設(shè)備通常稱(chēng)為片上系統(tǒng)或 SoC。就其本質(zhì)而言，它們通過(guò)將所有這些最好的特性集中在一個(gè)平臺(tái)上，提供了比固定功能設(shè)備更大的靈活性、比微控制器更高的可配置性以及比 FPGA 更多的功能多樣性。這對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的組合有幾個(gè)原因。性能是主要的，可以解釋為吞吐量或?qū)崟r(shí)響應(yīng)。低功耗和優(yōu)化設(shè)計(jì)可能是另一回事。單個(gè)設(shè)備上可以集成的功能越多，所需的外部組件就越少。這些場(chǎng)景涵蓋 SoC 的兩個(gè)“角點(diǎn)”，即提供純性能的場(chǎng)景和提供優(yōu)化設(shè)計(jì)的場(chǎng)景。這對(duì)于應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的組合有幾個(gè)原因。性能是主要的，可以解釋為吞吐量或?qū)崟r(shí)響應(yīng)。低功耗和優(yōu)化設(shè)計(jì)可能是另一回事。單個(gè)設(shè)備上可以集成的功能越多，所需的外部組件就越少。這些場(chǎng)景涵蓋 SoC 的兩個(gè)“角點(diǎn)”，即提供純性能的場(chǎng)景和提供優(yōu)化設(shè)計(jì)的場(chǎng)景。如果吞吐量是最終目標(biāo)，那么很難超越 ASIC 形式的完全定制設(shè)計(jì)所提供的性能。然而，雖然 NRE 成本正在下降，但開(kāi)發(fā) ASIC 的成本仍需要與單位價(jià)格進(jìn)行權(quán)衡，而且通常，該數(shù)字僅適用于大批量商業(yè)化。長(zhǎng)期以來(lái)，F(xiàn)PGA 技術(shù)在一個(gè)平臺(tái)上為業(yè)界提供了類(lèi)似 ASIC 的性能，該平臺(tái)可以在設(shè)備出廠后進(jìn)行配置。底層技術(shù)使用查找表來(lái)模擬完全定制的邏輯，但始終存在一些硬連線功能的集成，尤其是當(dāng)它涉及一個(gè)不容易在邏輯中模擬的功能時(shí)。最近，這已經(jīng)發(fā)展到包括處理器子系統(tǒng)，這使這些設(shè)備牢牢地屬于 SoC 類(lèi)別。FPGA 的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者提供結(jié)合了 SoC 的三個(gè)關(guān)鍵元素的設(shè)備。這包括來(lái)自如果吞吐量是最終目標(biāo)，那么很難超越 ASIC 形式的完全定制設(shè)計(jì)所提供的性能。然而，雖然 NRE 成本正在下降，但開(kāi)發(fā) ASIC 的成本仍需要與單位價(jià)格進(jìn)行權(quán)衡，而且通常，該數(shù)字僅適用于大批量商業(yè)化。長(zhǎng)期以來(lái)，F(xiàn)PGA 技術(shù)在一個(gè)平臺(tái)上為業(yè)界提供了類(lèi)似 ASIC 的性能，該平臺(tái)可以在設(shè)備出廠后進(jìn)行配置。底層技術(shù)使用查找表來(lái)模擬完全定制的邏輯，但始終存在一些硬連線功能的集成，尤其是當(dāng)它涉及一個(gè)不容易在邏輯中模擬的功能時(shí)。