Xilinx FPGA的Fast Startup

　　表4表示配置時間的測量結果。對于這些結果，我們實現(xiàn)并比較了完整設計的一個標準比特流和一個壓縮比特流以及使用部分初始比特流的Fast Startup方法。該表列出了針對不同SPI總線帶寬和不同配置速率(CR)設置的配置時間。不出所料，配置時間與比特流大小成正比。由于使用快速配置，時鐘沒有影響清倉過程(housecleaning process)，高CR設置的比率(按百分比)發(fā)生了變化。

　　在硬件中驗證

　　我們開發(fā)的高級配置方法可以稱為優(yōu)先化的FPGA啟動，因為它分兩步配置器件。這種方法不僅對于解決現(xiàn)代FPGA中配置時間不斷增加的挑戰(zhàn)是必不可少，而且也能在很多現(xiàn)代應用中得到使用，如PCI Express或基于CAN的汽車系統(tǒng)。

　　除了提出高優(yōu)先級初始配置方法，我們還在硬件中對這種方法進行了驗證。我們使用并測試了針對Fast Startup的工具流程和方法，以在Spartan-6評估板(SP605)上實現(xiàn)基于CAN的汽車ECU，以及在Virtex-6原型板上實現(xiàn)視頻設計。通過使用這種新穎的方法，我們減小了初始比特流大小，從而使配置時間改進了84%(與標準完整配置方案相比)。

　　Xilinx將在針對7系列FPGA的軟件中支持針對 PCI Express應用的Fast Startup概念，并通過優(yōu)化的實現(xiàn)方法簡化其使用。在7系列中，新的兩步比特流方法是實現(xiàn)起來最簡單最低成本的方法。設計FPGA時，用戶可以通過一個簡單的軟件開關實現(xiàn)兩級比特流。該比特流的第一級僅包含配置時序關鍵模塊需要的配置幀。配置時，會產生一個FPGA STARTUP序列，關鍵模塊變成活動模塊，這樣就可輕易滿足100毫秒時序要求。當時序關鍵模塊運行時(例如PCI Express枚舉/配置系統(tǒng)過程正在進行)，剩下的FPGA配置得以加載。兩級比特流方法能夠使用便宜的閃存器件存儲比特流。

　　參考資料

　　[1]PCI Express底層規(guī)范(PCI Express Base Specification)，版本1.1，PCI-SIG，2005年3月

　　[2]M. Huebner, J. Meyer, O. Sander, L.Braun, J. Becker, J. Noguera和R.Stewart, “基于部分及動態(tài)重配置的快速順序FPGA啟動”( PCI Express Base Specification)，IEEE計算機學會VLSI年度研討會(ISVLSI)，2010年7月

　　[3]層次設計方法指南，UG748, v12.1, Xilinx，2010年5月

　　[4]B. Sellers, J. Heiner, M. Wirthlin和J. Kalb, “通過幀摘除和部分重配置壓縮比特流”( Bitstream compression through frame removal and partial reconfigura- tion)，現(xiàn)場可編程邏輯(和應用國際大會FPL)，2009年9月

　　[5]J. Meyer, J. Noguera, M. Huebner, L. Braun, O. Sander, R. Mateos Gil, R. Stewart, J. Becker, “利用動態(tài)部分重配置快速啟動Spartan-6 FPGA”( Fast Startup for Spartan-6 FPGAs using dynamic partial reconfiguration)，歐洲設計、自動化與測試研討會(DATE ‘11)，2011年

　　[6]“通過部分重配置快速配置PCI Express技術”( Fast Configuration of PCI Express Technology through Partial Reconfiguration)，XAPP883, v1.0, Xilinx, 2010年11月，http://www.xilinx.com/ support/documentation/application_notes/xapp883_Fast_Config_PCIe.pdf.