FPGA et FPGA SoC Intel®

Les FPGA Intel® offrent une grande variété de SRAM embarquées configurables, d'émetteurs-récepteurs à haut débit, d'E/S à haut débit, de blocs logiques et de routage. La propriété intellectuelle (IP) intégrée, associée à des outils logiciels exceptionnels, permet de réduire le temps, la puissance et le coût de développement des FPGA.

FPGA et FPGA SoC Intel®

Le FPGA (Field Programmable Gate Array) est un circuit intégré à semi-conducteurs dans lequel la fonctionnalité électrique est personnalisée pour accélérer les charges de travail essentielles.

Les dispositifs FPGA SoC intègrent des architectures de processeur et de FPGA dans un seul dispositif.

L'intégration de la fonctionnalité de gestion de haut niveau des processeurs et des opérations rigoureuses en temps réel, de traitement extrême des données, ou des fonctions d'interface d'un FPGA (Field Programmable Gate Array) dans un seul dispositif permet d'obtenir une plateforme informatique embarquée encore plus puissante.

Par conséquent, ils offrent une meilleure intégration, une faible puissance, une taille de carte réduite et une communication à bande passante plus élevée entre le processeur et le FPGA. Ils disposent également de nombreux périphériques, d'une mémoire sur puce, d'un réseau logique de type FPGA et d'émetteurs-récepteurs à haut débit.

Les processeurs des FPGA SoC peuvent être « matériels » ou « logiciels ». Les processeurs matériels sont mis en œuvre dans la logique de silicium fixe du FPGA SoC, comme les émetteurs-récepteurs en série. Dans les FPGA SoC, en revanche, le processeur est entouré d'une logique programmable que vous pouvez utiliser pour des fonctions personnalisées ou spécifiques à une application. Les processeurs matériels offrent des performances supérieures à celles des processeurs logiciels, en fonction de facteurs tels que l'architecture du processeur, la fréquence d'horloge et la gravure. Comme leur nom l'indique, les fonctionnalités des processeurs matériels sont fixes et ne sont généralement proposées qu'en tant que variante d'un FPGA SoC spécifique. Le nombre et le type de processeurs matériels présents dans un FPGA SoC sont également fixés en fonction de ce FPGA SoC. Altera® propose des processeurs matériels dans les familles FPGA SoC Intel® Stratix® 10, FPGA SoC Intel® Arria® 10, FPGA SoC Arria® V et FPGA SoC Cyclone® V.

Les processeurs logiciels, comme le processeur Nios® II, sont mis en œuvre dans une logique programmable, utilisent des ressources sur puce comme les éléments logiques, les multiplicateurs et la mémoire, et peuvent être instanciés dans presque toutes les familles de FPGA. Les performances et le coût d'un processeur logiciel dépendent essentiellement du FPGA dans lequel le processeur est instancié, mais ils sont généralement inférieurs à ceux des processeurs matériels. Le nombre de processeurs logiciels qui peuvent être instanciés dans un seul dispositif n'est limité que par les ressources de ce dispositif (c'est-à-dire sa logique et sa mémoire). Les FPGA à haute densité, par exemple, peuvent contenir des centaines de processeurs logiciels. De même, différents types de processeurs logiciels peuvent être mis en œuvre : 16 ou 32 bits, optimisés pour les performances, optimisés pour une zone logique, etc. Vous pouvez décider de faire évoluer vos processeurs logiciels vers des processeurs matériels en passant aux réseaux de portes ou aux circuits cellulaires. Un ou plusieurs processeurs logiciels peuvent également être utilisés dans la partie FPGA d'un FPGA SoC.

Il existe de nombreuses façons d'utiliser les FPGA dans un système embarqué. Les exemples les plus courants sont :

  • Extension des E/S et des périphériques : ajoutez des périphériques absents de votre processeur actuel, tels que des contrôleurs LCD ou de mémoire, ou augmentez le nombre de canaux d'E/S dans votre système en ajoutant des ports Ethernet, d'E/S à usage général (GPIO) ou UART.
  • Co-traitement : améliorez les performances du système en déplaçant les algorithmes de calcul intensif du logiciel s'exécutant sur un processeur vers le matériel du FPGA. Les applications de traitement des signaux, des images et des paquets améliorent considérablement leurs performances lorsqu'elles sont exécutées sur le matériel plutôt que sur le logiciel.
  • Contrôleur embarqué personnalisé : vous décidez des processeurs, des périphériques, des interfaces, des canaux d'accès direct à la mémoire (DMA) et des mémoires à intégrer dans votre contrôleur embarqué personnalisé (et de leur nombre).
  • Multiprocesseur : accélérez le développement de vos logiciels, renforcez la fiabilité du code et améliorez la maintenabilité en répartissant les tâches sur plusieurs processeurs. Vous pouvez concevoir un système multiprocesseur comme un système personnalisé dans un seul FPGA ou pour renforcer un processeur externe ou un processeur de signaux numériques.

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