站在前沿的Xilinx SDx:Kevin Morris分析FPGA开发环境的发展

作者:闲情逸致

Kevin Morris创立的Techfocus Media(旗下杂志:EE)公司是一家专业性非常强的技术性杂志公司。创始人Kevin Morris是FPGA业内公认的专家,并且公司吸引了一大批专业的技术人员,分析目前电子行业,特别是FPGA领域的前沿资讯。FPGA的蓬勃发展,已经渗透到各个不同领域,比如:通信设备的高速接口电路设计、数字信号处理、SOPC,甚至目前非常火的深度学习等。

Kevin Morris有关开发环境的分析
上周,Kevin Morris在EE杂志的网站上发布了一片文章,讲述了目前FPGA开发工具的现状。专业的FPGA设计人员最开始仅仅是在有特定需求时会定制特定的工具,并不乐意使用。而随着客户需求以及专业人士的改进,FPGA工具也在急速的进步,却很少得到行业外设计人员的认可。

与很多电子设计自动化工具一样,FPGA工具也是由多种软件共同组成。各种OEM公司的主流方式是购买来自第三方的工具,自己再加上一定的配置构成特有的设计工具。然而随着FPGA被应用到越来越多的领域,越来越多的新用户加入到FPGA领域,图形化界面等更便捷的工具便受到更多的青睐和关注。因而,大型的FPGA公司做了非常多的努力,来开发尽可能友好方便的FPGA工具。

从Kevin Morris的文章,我们了解到FPGA工具在现如今发生了巨大变化,主要表现出如下特点:1、工具由主流FPGA公司制作并开发形成集成套件;2、工具的稳定性、速度、易用性等均非常成熟;3、FPGA公司强大的专家团队将各项功能都集成到了套件中,应用范围非常广泛;4、而系统级的,高层次的设计也可以在套件中实现。

当然,随着加入到FPGA设计的人员不再单一化,不同领域的用户在使用FPGA工具进行开发时不再必须具有扎实的数字集成电路专业知识。扩展到新兴的市场,各大FPGA公司相对于开发更多的FPGA芯片,更注重对开发工具的研发。新用户不再需要花大量时间去学习FPGA系统内部的工作,而是只需要极简易的定制FPGA功能,就可以实现自己需要的功能。现在,以Xilinx公司为代表的各个大公司正在朝着这个方向推进,比如目前,许多软件工程师已经能使用Xilinx公司开发的SDAccel,SDSoC和SDNet等套件,可以非常容易的上手工作并进行研发。

SDAccel,SDSoC以及SDNet工具

图1:SDSoC架构

图1:SDSoC架构

SDSoC开发环境可为异构 Zynq可编程 SoC 及 MPSoC ,提供类嵌入式、C/C++ 应用的开发体验,其中还包括来简单易用的 Eclipse IDE 和综合设计环境。SDSoC 提供业界首款 C/C++ 全系统优化编译器,可实现系统级的特性描述、可编程逻辑中的自动软件加速、自动系统连接生成以及可加速编程的各种库。此外,它还可帮助最终用户及第三方平台开发人员快速定义、集成和验证系统级解决方案,为其最终用户实现定制化编程环境。

图2:SDAccel架构

图2:SDAccel架构

面向 OpenCL、C和C++的SDAccel开发环境,利用FPGA将数据中心单位功耗性能提升高达 25 倍。 作为SDx系列的成员,SDAccel 是首个面向OpenCL、C和C++进行架构优化的编译器,并结合了库、开发板,可在FPGA上实现类似 CPU/GPU 的开发运行。

图3:SDNet架构

图3:SDNet架构

面向网络的软件定义规范环境(SDNet)与FPGA和SoC相结合,可支持创建软定义网络,这种交叉技术远远超过当今的软件定义网络(SDN)架构。软定义网络支持SDN功能,同时通过具有内容智能的软件可编程数据层硬件(可与控制层软件进行动态协作)实现突破性的差异化功能,并可充分应对如今在内容网络的性能、灵活性和安全性方面的挑战。、

总结
由此可知,以Xilinx公司为首的FPGA公司已经将设计工具做的越来越完善。正如Kevin Morris所说,越来越多的软件工程师能通过Xilinx公司的工具完成自己的设计,定制FPGA功能,而并不需要极强的数字电路专业知识。SDx系列的出现,也为FPGA进入各个不同领域奠定了基础,相信FPGA会随着工具的蓬勃发展在各个不同领域绽放光彩。

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