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- 男
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在大部分嵌入式系统中，处理器和现场可编程门阵列（FPGA）完成最繁重的工作。处理器和FPGA通常单独工作，如果两种技术能够一起出色的协同工作，将形成功能更强大的嵌入式计算平台。在这些系统中，处理器一般提供高级管理功能，而FPGA完成严格的实时操作，大量的数据处理，或者处理器不太容易支持的接口功能。
SoC FPGA器件在一个器件中成功集成了处理器和FPGA体系结构。将两种技术合并起来具有很多优点，包括更高的集成度、更低的功耗、更小的电路板面积，以及处理器和FPGA之间带宽更大的通信，等等。这一同类最佳的器件发挥了处理器与FPGA系统融合的优势，同时还保留了独立处理器和FPGA的优点。
与以前的器件设计相比，SoC FPGA的功能和性能相当甚至是更好，但是减小了电路板面积，降低了功耗和系统成本——高达50%以上。通过在一个硅片上集成这些技术，系统开发人员避免了塑料封装的成本问题。如果设计中的CPU和FPGA使用分立的外部存储器，那么，设计人员应该将这些合并到一个存储器件中，进一步降低系统成本和功耗，减小电路板面积。处理器和FPGA之间的信号现在是在同一个硅片中，它们之间通信消耗的能耗要比使用分立芯片低很多。而且，处理器和FPGA之间有数千路内部连接，与两芯片解决方案相比，集成解决方案能够有效的提高带宽，降低延时。
嵌入式开发人员在为自己的应用选择最佳SoC FPGA时，需要考虑很多设计问题和工程决定。这些选择标准包括系统性能、系统可靠性、功耗、开发工具和未来发展路线图等。
采用SoC FPGA提高系统性能
最终，SoC FPGA中的系统性能是由能否在四个主要SoC功能之间高效移动数据来决定的，即，处理器、FPGA逻辑、互联，以及片内和片外存储器。
在各种应用中，系统性能主要是由数据通路性能决定的，器件应能够以“线速”处理连续数据流，很少出现失速或者中断。在这些应用中，FPGA逻辑处理关键数据通路，而处理器对控制通路进行高级管理。处理器解释一小部分到达数据，尽量不参与数据通路的工作。
为完成这种协调的合作，现代SoC FPGA采用了ARM双核Cortex-A9应用处理器，集成到高级28nm FPGA架构中。与其他应用处理器相比，Cortex-A9非常理想的同时实现了低功耗、功能、带宽和性能。
专门设计了Cyclone V SoC中的互联，FPGA逻辑和处理器之间的吞吐量高达100 Gbps以上，从而提高了系统性能，图1.FPGA逻辑和Cortex-A9处理器之间的100 Gbps互联保证了系统有足够的互联性能，支持大吞吐量数据流。
图1.Cyclone V SoC，FPGA和处理器之间>100 Gbps互联
能够有效的访问片内和片外存储器也使得SoC FPGA提高了系统性能。Cyclone V SoC中的硬核存储器控制器采用了复杂算法，尽可能提高您存储器的效率。这些算法使用缺陷权重罗宾带等复杂算法，管理会话优先级、对命令和数据重新排序、调度未完成的会话，从而提高了存储器带宽。其他的性能源自通过软件定制存储器控制器，与定制数据指标非常符合。
评估存储器控制器性能时，重要的是不仅仅要关注总线宽度和速度。LMbench等系统级基准测试适用于查看存储器子系统的总体性能。在667MHz Cyclone V SoC系统上运行LMbench基准测试表明，具有智能存储器控制器的Cyclone V SoC的存储器带宽更高——比竞争SoC器件高出17%，而且存储器工作频率降低了25%.这种在效率上的优势支持Cyclone V SoC以更低的时钟速率实现更大的带宽，降低了系统功耗。 |
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