FPGA et SoC Intel® Arria® 10

FPGA et SoC les plus performants de 20 nm1

Les FPGA Intel® Arria® 10 offrent des performances de cœur plus rapides et jusqu'à 20 % d'avantage fMAX par rapport à la concurrence, en utilisant des conceptions OpenCore disponibles publiquement.1Les FPGA et SoC Intel® Arria® 10 consomment jusqu'à 40 % moins d'énergie que les FPGA et SoC de la génération précédente et sont dotés des seuls blocs de traitement numérique du signal (DSP) à virgule flottante du secteur avec des vitesses allant jusqu'à 1,5 téra d'opérations en virgule flottante par seconde ( TFLOPS).1

Le SoC Intel® Arria® 10 basé sur ARM* 20 nm offre des performances optimales, une efficacité énergétique, un petit facteur de forme et un faible coût pour les applications de milieu de gamme. Le SoC Intel Arria 10, basé sur la technologie de traitement 20 nm de TSMC, combine un système de processeur dur (HPS) ARM Cortex*-A9 MPCore* à double cœur avec une technologie de logique programmable de pointe qui comprend des blocs de traitement du signal numérique à virgule flottante renforcé (DSP ). Le SoC Intel Arria 10 est équipé d'un processeur doté d'un riche ensemble de fonctionnalités de périphériques intégrés, de blocs DSP renforcés à virgule flottante à précision variable, d'émetteurs-récepteurs haute vitesse intégrés, de contrôleurs de mémoire matérielle et de contrôleurs de propriété intellectuelle (IP) de protocole - le tout en un seul package hautement intégré.

Voir également : logiciel de conception de FPGA et SoC Intel® Arria® 10, Design Store, Téléchargements, Communauté et Assistance

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FPGA et SoC Intel® Arria® 10

Les FPGA 20 nm et FPGA SoC les plus performants1

Les FPGA Intel® Arria® 10 offrent des performances de cœur plus rapides et jusqu'à 20 % d'avantage Fmax par rapport à la concurrence, en utilisant des conceptions OpenCores disponibles publiquement.1En outre, la famille Intel® Arria® 10 offre les seuls FPGA SoC 20 nm basés sur ARM* sur le marché de la logique programmable, offrant des vitesses d'horloge allant jusqu'à 1,5 GHz. La famille Intel® Arria® 10 offre également le premier support renforcé pour les opérations en virgule flottante dans un FPGA, permettant un nouveau niveau de performances DSP.

FPGA Intel® Arria® 10 SoC : lorsque l'architecture compte

Les FPGA Intel® Arria® 10 SoC intègrent un système de processeur dur (HPS) basé sur ARM* composé d'un processeur, de périphériques et d'interfaces de mémoire avec la structure FPGA à l'aide d'une dorsale d'interconnexion à large bande passante. Il combine les performances et les économies d'énergie de la propriété intellectuelle matérielle (IP) avec la flexibilité de la logique programmable. Les SoC Intel® Arria® 10, basés sur la technologie de traitement 20 nm de TSMC, combinent un HPS ARM* Cortex*-A9 MPCore* double cœur avec une technologie de logique programmable de pointe qui comprend des blocs de traitement numérique du signal (DSP) à virgule flottante renforcés.

Système de processeur matériel (SPM)

Les SoC Intel® Arria® 10 disposent d'un système de processeur dur (HPS) basé sur un processeur ARM* Cortex*-A9 MPCore* double cœur qui est plus rapide, plus sécurisé et compatible avec les logiciels des SoC de la génération précédente. Avec les SoC Intel® Arria® 10, vous pouvez réduire la taille de la carte tout en augmentant les performances en intégrant un processeur de classe GHz, une logique FPGA et des fonctions de traitement du signal numérique (DSP) dans un système unique personnalisable par l'utilisateur sur une puce. Les SoC Intel® Arria® 10 offrent la plus large sélection de densités logiques FPGA à ce jour. Ces améliorations répondent aux exigences de performance, de puissance et de sécurité des équipements de communication, de diffusion, d'informatique et de stockage de nouvelle génération.

Plus rapide

À 1,5 GHz, le processeur offre une augmentation de plus de 50 % des performances par rapport à la génération précédente avec une réduction de puissance de 30 %.

et plus sûr

Les SoC Intel® Arria® 10 prennent en charge le démarrage sécurisé avec une authentification basée sur l'authentification par signature numérique à courbe elliptique (EC DSA), avec une infrastructure à clé publique en couches pour la prise en charge de la racine de confiance, la norme de chiffrement avancé (AES) et de nouvelles fonctionnalités anti-effraction.

Architecture améliorée

Intel® Arria® 10 HPS dispose désormais de trois cœurs MAC Ethernet, de 256 Ko de RAM Scratch, prend en charge les appareils flash NAND 8 et 16 bits, les cartes eMMC SD/SDIO/MMC et la mémoire DDR3/4 72 bits.

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Caractéristiques HPS de la famille de SoC Intel® Arria® 10

Le HPS est commun à tous les appareils de la série Intel® Arria® 10 SoC.

Processeur

Processeur double cœur ARM* Cortex-A9* MPCore* avec technologie de débogage et de traçage ARM* CoreSight*.

Coprocesseur

Unité vectorielle à virgule flottante (VFPU) simple et double précision, moteur de traitement multimédia ARM* NEON* pour chaque unité de contrôle de surveillance de processeur (SCU), port de cohérence d'accélération (ACP).

Cache de niveau 1

Cache d'instructions L1 de 32 Ko, cache de données L1 de 32 Ko.

Cache de niveau 2

Cache L2 partagé de 512 Ko.

Scratch Pad RAM

256 Ko.

Mémoire DDR HPS

DDR4 et DDR3 (jusqu'à 64 bits avec code de correction d'erreur (ECC)).

Contrôleur d’accès direct à la mémoire (DMA)

Accès direct à la mémoire (DMA) à 8 canaux.

Contrôleur d'accès aux médias Ethernet (EMAC)

3 x 10/100/1000 EMAC avec DMA intégré.

Contrôleur USB On-The-Go (OTG)

2x USB OTG avec DMA intégré.

Contrôleur UART

Compatible 2x UART 16550.

Contrôleur d'interface périphérique série (SPI)

4 x SPI.

Contrôleur I2C

5x I2C.

Contrôleur Flash QSPI

1x flash SIO, DIO, QIO SPI pris en charge.

Contrôleur SD/SDIO/MMC

1x eMMC 4.5 avec prise en charge DMA et CE-ATA.

Contrôleur Flash NAND

1x ONFI 1.0 ou version ultérieure prise en charge 8 et 16 bits.

E/S à usage général (GPIO)

62 GPIO programmables par logiciel au maximum.

Minuteries

Minuteries à usage général 7X, minuteries de surveillance 4X.

Sécurité

Secureboot, Advanced Encryption Standard (AES) et authentification basée sur Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA).

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Émetteurs-récepteurs

Émetteurs-récepteurs à large bande passante et à faible latence pour une communication fiable

Les émetteurs-récepteurs série Intel® Arria® 10 FPGA et SoC offrent une bande passante élevée, une faible latence et la plus faible consommation pour vous aider à créer des systèmes de communication à haut débit.2Qu'il s'agisse de transmettre des données sur une carte, de distribuer des données à des lames de serveur via un fond de panier, de déplacer des données vers le châssis suivant dans un centre de données ou de transporter des données à travers le monde via un réseau de transport optique sophistiqué, les émetteurs-récepteurs FPGA et SoC Intel® Arria® 10 offrent une large gamme de fonctionnalités pour prendre en charge un ensemble étendu de protocoles et fournir une bande passante fiable à faible coût.

Applications d'émetteur-récepteur Intel® Arria® 10 FPGA et SoC

Les émetteurs-récepteurs FPGA et SoC Intel® Arria® 10 sont bien adaptés pour :

  • Têtes radio distantes.
  • Transmission de données Nx100G.
  • Accélération serveur
  • Traitement vidéo 4K.
  • Radar militaire.
  • Et bien d'autres applications à haut débit.
  • Basés sur une technologie de traitement de 20 nm, les FPGA et SoC Intel® Arria® 10 offrent plus de 3,3 Tbit/s de bande passante série totale. Les appareils Intel® Arria® 10 GX offrent jusqu'à 96 canaux à 17,4 Gbit/s pour les applications à courte portée ainsi que jusqu'à 12,5 Gbit/s pour la prise en charge du fond de panier. En outre, les FPGA Intel® Arria® 10 GT offrent des débits de données allant jusqu'à 25,78 Gbit/s, offrant des performances de bande passante haut de gamme dans un appareil de milieu de gamme.

Caractéristiques de l'émetteur-récepteur FPGA et SoC Intel® Arria® 10

Les émetteurs-récepteurs FPGA et SoC Intel® Arria® 10 disposent d'un ensemble de fonctionnalités polyvalentes pour gérer une large gamme de liaisons et fournir un fonctionnement de liaison sans erreur, notamment des couches complètes d'attachement de support physique (PMA) et de sous-couche de codage physique (PCS). De plus, des blocs de propriété intellectuelle (IP) durs PCI Express* (PCIe*) dédiés offrent une pile de protocoles renforcée complète pour prendre en charge PCIe* Gen1, Gen2 et Gen3x8. La figure suivante montre le riche ensemble de fonctionnalités disponibles pour implémenter des liaisons série à haut débit avec les avantages décrits.

Fonctionnalités

Débits de données puce à puce

125 Mbit/s à 17,4 Gbit/s (appareils Intel® Arria® 10 GX).

125 Mbit/s à 25,78 Gbit/s (appareils Intel® Arria® 10 GT).

Prise en charge du fond de panier

Pilotez des fonds de panier à des débits de données allant jusqu'à 12,5 Gbit/s.

Prise en charge des modules optiques

SFP+/SFP, XFP, CXP, QSFP/QSFP28, CFP/CFP2/CFP4.

Support de conduite de câble

SFP+ Direct Attach, PCIe* sur câble, eSATA.

Transmission de la préaccentuation

Préaccentuation et désaccentuation de transmission à 5 prises pour compenser la perte de canal du système.

Égaliseur linéaire à temps continu (CTLE) à double mode

Égalisation linéaire du récepteur en mode gain élevé et débit de données élevé pour compenser la perte de canal du système.

Egalisateur à décision récursive

DFE à 11 prises fixes pour égaliser la perte de canal de fond de panier en présence de diaphonie et d'environnements bruyants.

Amplificateur à gain variable (VGA)

Amplificateur large bande pour maximiser la plage dynamique d'entrée.

Réglage paramétrique adaptatif Altera Digital (ADAPT)

Moteur d'adaptation entièrement numérique pour ajuster automatiquement tous les paramètres d'égalisation de liaison, notamment les blocs CTLE, DFE et VGA, qui offrent une marge de liaison optimale sans intervention de la logique utilisateur.

Moteur d'étalonnage de l'intégrité du signal de précision (PreSICE)

Contrôleur d'étalonnage renforcé pour étalonner rapidement tous les paramètres d'étalonnage de l'émetteur-récepteur à la mise sous tension pour des performances optimales d'intégrité du signal.

Boucles verrouillées en phase de transmission ATX (PLL)

Les LC à gigue ultra-faible (inductance-condensateur) transmettent des PLL avec une plage de réglage continue pour couvrir une large gamme de protocoles standard et propriétaires.

PLL de multiplexeur d'horloge (CMU PLL)

Sources d'horloge de transmission basées sur un oscillateur en anneau pour les applications multifréquences.

PLL fractionnaires (fPLL)

Synthétiseurs de fréquences fractionnaires sur puce pour remplacer les oscillateurs à cristal embarqués et réduire le coût du système.

Récupération de données d'horloge hybride assistée numériquement (CDR)

Tolérance de gigue supérieure avec temps de verrouillage rapide avec PLL de canal indépendant.

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Modes de bloc DSP

Les trois modes de bloc DSP disponibles sont les suivants :

  • Mode virgule flottante.
  • Mode de précision standard.
  • Mode haute précision.

Traitement en virgule flottante renforcé dans les FPGA et SoC Intel® Arria® 10

Dans les appareils Intel® Arria® 10, Intel a amélioré le bloc DSP à précision variable en incluant des opérateurs à virgule flottante renforcés. Le bloc DSP à précision variable FPGA et Soc Intel® Arria® 10 comporte un nouveau mode virgule flottante qui offre des performances en virgule flottante révolutionnaires allant jusqu'à 1,5 TeraFLOP.

L'innovation architecturale dans la mise en œuvre des blocs DSP (traitement du signal numérique) à virgule flottante renforcés à simple précision IEEE 754 dans les FPGA et SoC Intel® Arria® 10 permet des taux de traitement jusqu'à 1,5 TFLOP (Tera Floating-point Operations Per Second) et une puissance efficacité jusqu'à 40 GFLOPs/Watt.

Avec les trois modes disponibles pour les blocs Intel® Arria® 10DSP (virgule fixe de précision standard, virgule fixe de haute précision et virgule flottante de simple précision), les concepteurs peuvent implémenter une variété d'algorithmes qui nécessitent une virgule fixe jusqu'au opérations en virgule flottante de précision double conformes à la norme IEEE 754. Le traitement en virgule flottante renforcé offre aux concepteurs la possibilité d'implémenter des algorithmes en virgule flottante avec des performances et une efficacité énergétique similaires à celles en virgule fixe. Cela peut être réalisé sans aucun compromis sur la puissance, la surface ou la densité et sans perte de caractéristiques ou de fonctionnalités en virgule fixe.

Les FPGA et SoC Intel® Arria® 10 constituent une solution convaincante pour les systèmes sans fil industriels, les applications intensives en calcul telles que le calcul haute performance, l'apprentissage automatique, les radars haute précision et les applications d'accélération des centres de données.

Mode virgule flottante

Un seul bloc DSP en mode virgule flottante fournit un multiplicateur à virgule flottante simple précision IEEE 754 et un additionneur à simple précision IEEE 754, offrant les meilleures performances en virgule flottante sur tous les FPGA du marché. Ces opérateurs à virgule flottante permettent aux conceptions à virgule flottante d'être similaires aux conceptions à virgule fixe traditionnelles, offrant les avantages de la virgule flottante sans frais supplémentaires pour les concepteurs de FPGA. De plus, les concepteurs peuvent rester en virgule flottante, éliminant ainsi des mois de conversion d'algorithmes en virgule fixe et de vérification de l'exactitude.

Le mode virgule flottante offre :

  • Un multiplicateur simple précision IEEE 754 et un additionneur simple précision IEEE 754 dans chaque bloc DSP.
  • Prise en charge des opérations en virgule flottante, telles que : AxB, A+C, AC, AxB+C, AxB-C, Acc=AxB+Acc.
  • Opérations vectorielles pour prendre en charge la convolution, les produits scalaires et d'autres fonctions d'algèbre linéaire.
  • Multiplication complexe par transformation de Fourier rapide (FFT).

En plus des capacités en virgule flottante, le nouveau bloc de prévision variable comprend :

  • Registres de pipeline internes pour un fMAX plus rapide et une consommation d'énergie réduite.
  • 108 entrées, 74 sorties.
  • Mode de multiplication 18x19, permettant au pré-additionneur d'utiliser deux entrées 18 bits.
  • Deuxième accumulateur optionnel (registre de rétroaction) pour un filtrage série complexe.
  • Deux multiplicateurs indépendants 18 x 19.
  • Banques de registres de coefficients 18 bits ou 28 bits intégrées, disponibles avec ou sans la fonction de pré-additionneur.

Bus cascade

Tous les modes de bloc DSP disposent d'un accumulateur 64 bits et chaque bloc DSP à précision variable est livré avec un bus en cascade 64 bits. Le bus en cascade permet la mise en œuvre d'un traitement de signal encore plus précis grâce à la mise en cascade de plusieurs blocs à l'aide d'un bus dédié.

L'architecture DSP à précision variable permet une compatibilité descendante. Elle peut prendre en charge efficacement les applications DSP 18 bits existantes, telles que le traitement vidéo haute définition, la conversion numérique ascendante ou descendante et le filtrage multi-débit.

Une suite complète d'outils pour accélérer la productivité des concepteurs comprend une entrée de conception basée sur le modèle, basée sur C et HDL/IP.

Vous avez besoin d'encore plus de performances en virgule flottante ? Les conceptions Intel® Arria® 10 offrent une conception transparente et une voie de migration des appareils vers les appareils Stratix 10 offrant jusqu'à 10 TFLOPS de performances. Pour de plus amples informations, contactez votre représentant commercial le plus proche

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