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(kāi)發(fā)其旗下的FPGA器件。目前，在性能和編譯時(shí)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(lái)Altera在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的投資做出預(yù)測(cè)。然而，提供一個(gè)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(kāi)發(fā)同類最佳的軟件工具。我們看到，近年來(lái)，Altera推出Quartus II軟件的多個(gè)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(kāi)發(fā)了新的工具來(lái)顯著縮短FPGA和SoC開(kāi)發(fā)時(shí)間，包括QSYS系統(tǒng)整合工具和SoC EDS，后者包括獨(dú)一無(wú)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(lái)Altera將繼續(xù)投資開(kāi)發(fā)軟件，來(lái)使客戶能夠更簡(jiǎn)便地應(yīng)用Altera FPGA。
Altera軟件市場(chǎng)高級(jí)經(jīng)理Albert Chang
正是基于Altera在軟件上的長(zhǎng)期投入，在Quartus II軟件中繼續(xù)為業(yè)界提供最快的編譯時(shí)間，提供一個(gè)綜合的IP產(chǎn)品組合，包括多個(gè)同類最佳的IP內(nèi)核，同時(shí)提供多個(gè)領(lǐng)先的開(kāi)發(fā)工具，如面向OpenCL的Altera SDK。當(dāng)前，Altera是提供針對(duì)FPGA的OpenCL解決方案的唯一廠商，同時(shí)由于在OpenCL方面的投資，Altera正在推動(dòng)業(yè)界使用FPGA來(lái)加速計(jì)算密集型應(yīng)用。
提到OpenCL這種開(kāi)源的FPGA開(kāi)發(fā)資源，Albert的觀點(diǎn)是，OpenCL對(duì)既有FPGA工具的最直接影響是便于使用（自動(dòng)化）以及結(jié)果質(zhì)量（設(shè)計(jì)收斂），來(lái)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(kāi)放。對(duì)FPGA設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，OpenCL提供一個(gè)加速器范式以實(shí)現(xiàn)一個(gè)超高系統(tǒng)性能。對(duì)于SoC系統(tǒng)，OpenCL提供一個(gè)分區(qū)和執(zhí)行范式來(lái)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(duì)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)將提出更高的要求，軟件工具的升級(jí)至關(guān)重要。而Albert提到，從編程角度來(lái)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(gè)軟核Nios處理器內(nèi)核容納進(jìn)來(lái)，與硬化的Cortex-A9集簇共同工作是可能的。Altera可支持一個(gè)MCAPI編程界面來(lái)幫助異構(gòu)通信和處理。對(duì)Stratix 10 SoC來(lái)說(shuō)，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(gè)虛擬層來(lái)完全分立集簇內(nèi)的處理元素。
針對(duì)目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的基于云的在線設(shè)計(jì)工具，Albert表示，Altera對(duì)此進(jìn)行過(guò)研究。在這類環(huán)境中操作可為客戶提供很多優(yōu)勢(shì)，涵蓋從性能更佳到軟件投資更低。然而，也有很多問(wèn)題和挑戰(zhàn)需要解決，比如安全。當(dāng)我們?cè)诤臀覀兊目蛻粲懻撨@個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，還沒(méi)發(fā)現(xiàn)FPGA用戶有使用基于云的設(shè)計(jì)工具的動(dòng)向。
最后，Albert認(rèn)為，“硅片融合的行業(yè)趨勢(shì)顯著影響著當(dāng)今的FPGA，得以在一個(gè)單芯片上擁有多個(gè)先進(jìn)特性。推出集成了一個(gè)硬核處理器系統(tǒng)和一個(gè)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(kāi)發(fā)工具必須提供特性和功能性，以滿足客戶高效開(kāi)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(gè)獨(dú)一無(wú)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(wú)縫連接到Altera的 SignalTap邏輯分析器，這一套件為嵌入式軟件開(kāi)發(fā)人員提供了整體器件的可視化和控制的無(wú)與倫比水平?！?/P>
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