軟硬件融合之FPGA篇：Altera，軟件的創(chuàng)新不亞于硬件
Altera持續(xù)進(jìn)行軟件方面投資，使之更便于設(shè)計(jì)和開發(fā)其旗下的FPGA器件。目前，在性能和編譯時間方面，Altera憑借Quartus II軟件保持領(lǐng)導(dǎo)地位。Albert透露現(xiàn)在還不能就未來Altera在軟件開發(fā)領(lǐng)域的投資做出預(yù)測。然而，提供一個全面的軟件環(huán)境是其業(yè)務(wù)的關(guān)鍵組成部分，Altera將可觀的工程資源量投入開發(fā)同類最佳的軟件工具。我們看到，近年來，Altera推出Quartus II軟件的多個新特性和功能性，使用戶能夠更具生產(chǎn)效率，比如改進(jìn)軟件的綜合算法、支持局部重新配置、增量編譯。Altera也開發(fā)了新的工具來顯著縮短FPGA和SoC開發(fā)時間，包括QSYS系統(tǒng)整合工具和SoC EDS，后者包括獨(dú)一無二地提供Altera版ARM Development Studio 5 (DS-5)工具包。就在近期，Altera發(fā)布了面向OpenCL的Altera SDK，提供面向FPGA實(shí)現(xiàn)OpenCL應(yīng)用的設(shè)計(jì)環(huán)境。未來Altera將繼續(xù)投資開發(fā)軟件，來使客戶能夠更簡便地應(yīng)用Altera FPGA。
Altera軟件市場高級經(jīng)理Albert Chang
正是基于Altera在軟件上的長期投入，在Quartus II軟件中繼續(xù)為業(yè)界提供最快的編譯時間，提供一個綜合的IP產(chǎn)品組合，包括多個同類最佳的IP內(nèi)核，同時提供多個領(lǐng)先的開發(fā)工具，如面向OpenCL的Altera SDK。當(dāng)前，Altera是提供針對FPGA的OpenCL解決方案的唯一廠商，同時由于在OpenCL方面的投資，Altera正在推動業(yè)界使用FPGA來加速計(jì)算密集型應(yīng)用。
提到OpenCL這種開源的FPGA開發(fā)資源，Albert的觀點(diǎn)是，OpenCL對既有FPGA工具的最直接影響是便于使用（自動化）以及結(jié)果質(zhì)量（設(shè)計(jì)收斂），來適應(yīng)從軟件設(shè)計(jì)師中抽象出FPGA工具。OpenCL將FPGA和SoC面向習(xí)慣于不同設(shè)計(jì)范式的用戶開放。對FPGA設(shè)計(jì)人員來說，OpenCL提供一個加速器范式以實(shí)現(xiàn)一個超高系統(tǒng)性能。對于SoC系統(tǒng)，OpenCL提供一個分區(qū)和執(zhí)行范式來降低成本。這些共同之處在于傳統(tǒng)FPGA進(jìn)入點(diǎn)(RTL)的完全抽象以及執(zhí)行工具（分別是Quartus II 和SoC EDS）。
另一方面，隨著FPGA發(fā)展到SoC FPGA和3D IC階段，我們通常認(rèn)為對產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)將提出更高的要求，軟件工具的升級至關(guān)重要。而Albert提到，從編程角度來講，基于目前的SoC產(chǎn)品在Stratix 10中如何實(shí)現(xiàn)異構(gòu)處理并不新鮮。在Altera目前的產(chǎn)品當(dāng)中，由于FPGA具有可編程特性，以異構(gòu)形式將一個軟核Nios處理器內(nèi)核容納進(jìn)來，與硬化的Cortex-A9集簇共同工作是可能的。Altera可支持一個MCAPI編程界面來幫助異構(gòu)通信和處理。對Stratix 10 SoC來說，已經(jīng)擴(kuò)展到將Cortex-A53集簇、SCP和任何可編程內(nèi)核整合到FPGA中。單就Cortex-A53集簇而言，可支持完全虛擬化，如果不需要標(biāo)準(zhǔn)SMP操作模式，可實(shí)現(xiàn)使用一個虛擬層來完全分立集簇內(nèi)的處理元素。
針對目前市場上出現(xiàn)的基于云的在線設(shè)計(jì)工具，Albert表示，Altera對此進(jìn)行過研究。在這類環(huán)境中操作可為客戶提供很多優(yōu)勢，涵蓋從性能更佳到軟件投資更低。然而，也有很多問題和挑戰(zhàn)需要解決，比如安全。當(dāng)我們在和我們的客戶討論這個問題的時候，還沒發(fā)現(xiàn)FPGA用戶有使用基于云的設(shè)計(jì)工具的動向。
最后，Albert認(rèn)為，“硅片融合的行業(yè)趨勢顯著影響著當(dāng)今的FPGA，得以在一個單芯片上擁有多個先進(jìn)特性。推出集成了一個硬核處理器系統(tǒng)和一個FPGA的SoC FPGA，在集成到FPGA的一系列技術(shù)中是最新的。
同樣的，我們不得不以與以前不同的角度去看待這些器件的設(shè)計(jì)。當(dāng)前FPGA開發(fā)工具必須提供特性和功能性，以滿足客戶高效開發(fā)這些復(fù)雜系統(tǒng)的需要。Altera在硬件和軟件融合方面所做出努力的例子是Altera’s SoC ED，它包括了一個獨(dú)一無二的ARM Development Studio 5 (DS-5)Altera版工具包。這一工具結(jié)合了ARM DS-5先進(jìn)的多核調(diào)試功能和FPGA自適應(yīng)功能，無縫連接到Altera的 SignalTap邏輯分析器，這一套件為嵌入式軟件開發(fā)人員提供了整體器件的可視化和控制的無與倫比水平?！?/P>
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