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【赛灵思FPGA】基于FPGA的可重构计算机(五)

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《颠覆未来:基于FPGA的可重构计算机》 1

1. 写在前面的话 1

2. 可怕的未来 2

3. 数字世界的发展 3

4. 未来计算机预测 5

5. 目前已有的技术 7

5.1. 万兆以太网技术 7

5.2. HDMI、3D技术的出现 9

5.3. 双核Cortex A9 FPGA 10

6. 可重构计算机预言 12

7. 可重构计算机实现 14

8. ZedBoard的闪亮登场,刷新梦想 17

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6. 可重构计算机预言

“可重构计算机”,一个不再是新名词的新名词,你是否听说过?随着数字界“嚣张”地发展,“可重构计算机”这一大胆的理念,开始进入了电子工程师的视野:颠覆传统的架构,重塑完美的组合,放下繁琐的累赘,开启新的智慧之门,全新理念的PC机器,已经不是第一次出现在我的博文(这个是转载的)中(http://www.cnblogs.com/crazybingo/archive/2011/04/06/2007186.html)。

FPGA计算机,应该是什么样子?

作为典型的非冯·诺伊曼计算架构之一,用FPGA构成的计算系统无疑是很有吸引力的。现有的此类解决方案,其实都没有离开冯·诺伊曼机的框架,比如用 FPGA作为传统CPU的可重构协处理器,或者在FPGA内做出软核CPU(冯·诺伊曼虚拟机)。何时FPGA计算平台能摆脱这种局限,真正用自身的特质来构成未来的先进计算平台,是值得期待的。

基于FPGA的计算平台应该具备如下特征:

① 动态局部重配置。

② 新结构的主存和辅存。

③ 最少的周边I/O设备。

④ 完善、分层次的新结构的软件系统。

所谓“可重构计算机”,顾名思义,就是计算机可以通过不同的配置来实现不同的功能,可以为所欲为的变幻来满足用户的要求,而其核心便只是一块现场可编程逻辑器件:FPGA!

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由于FPGA的存在,让复杂而不可能或者难以实现的挑战,成为了一种可能。更由于其高速并行高精度等优势,目前主要由以下应用:

① 高速并行数据传输,FPGA可以轻松地实现以太网协议、PCI-e接口和LVDS接口等传输手段。

② 高速存储器读取,目前已有FPGA集成存储器硬核,可以通过调用IP的方式来映射FPGA外部的SDRAM/DDR/DDRII/DDRIII等存储器。

③ 高速的图像和视频处理,因为FPGA内部嵌入了大量的乘法器或者DSPBlock,所以在这些领域应用颇广,此外各大FPGA公司也提供了相应的参考设计。

④ 大型LED面板驱动和高分辨率LCD驱动。

⑤ 协处理器,在大型的嵌入式系统中,通常会使用大密度的FPGA,此时只需拿出一小部分的逻辑,就可以轻松地实现NiosII等软核,大大减轻了单板的布线压力。

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IC制造技术,在人类的时间轴上不断地被刷新,目前已经实现20nm左右的技术,未来几年将有可能达到并且突破10nm的历史数据,这意味着更大的带宽,更高的处理速度,正在跟随者VLSI不断的攀升,明显,这只是时间问题。

从几年前FPGA开始出现的8051、RISC内核,接着到Or2000、Nios2、MIP32、MicroBlaze、PowerPC软核、到目前Xilinx 与Altera几乎抢着要发布的28nm的双核Coterx A9 FPGA,同时FPGA开始不断升级提升的DSP的性能,使得FPGA得以在片内实现CPU、DSP以及可编程逻辑,让平台变得更明朗,让世界变得更精彩,让可重构计算机成为了一种可能。

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