ZYNQ —— 強(qiáng)化處理器的新元素

　　全球可編程平臺領(lǐng)導(dǎo)廠商賽靈思公司(Xilinx, Inc. )宣布推出行業(yè)第一個可擴(kuò)展處理平臺 Zynq系列，旨在為視頻監(jiān)視、汽車駕駛員輔助以及工廠自動化等高端嵌入式應(yīng)用提供所需的處理與計算性能水平。這四款新型器件得到了工具和 IP 提供商生態(tài)系統(tǒng)的支持，將完整的 ARM Cortex-A9 MPCore 處理器片上系統(tǒng) (SoC) 與 28nm 低功耗可編程邏輯緊密集成在一起，可以幫助系統(tǒng)架構(gòu)師和嵌入式軟件開發(fā)人員擴(kuò)展、定制、優(yōu)化系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級的差異化。

　　安捷倫生命科學(xué)部項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 Ralf Schäffer 指出：“10 多年來，我們一直探討在單芯片上完美集成處理器與 FPGA 的可能性，以降低成本，縮減 PCB 空間。一段時間以來，數(shù)家公司進(jìn)行了此類嘗試，但都沒有實(shí)現(xiàn)真正緊密的高度集成，難以滿足我們的目標(biāo)。然而，隨著賽靈思 Zynq-7000 系列的推出，我們長期以來的夢想終于成為了現(xiàn)實(shí)。這意味著安捷倫現(xiàn)在能夠采用通用代碼庫以最低的成本和工程開銷推出低端、中端、高端等眾多不同型號產(chǎn)品。”

　　Zynq-7000 嵌入式處理平臺系列的每款產(chǎn)品均采用帶有NEON及雙精度浮點(diǎn)引擎的雙核 ARM Cortex-A9 MPCore 處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過硬連線完成了包括L1，L2 緩存、存儲器控制器以及常用外設(shè)在內(nèi)的全面集成。該處理系統(tǒng)不僅能在開機(jī)時啟動并運(yùn)行各種獨(dú)立于可編程邏輯的操作系統(tǒng) (OS)，而且還可根據(jù)需要配置可編程邏輯。利用這種方法，軟件編程模式與全功能的標(biāo)準(zhǔn) ARM 處理 SoC 毫無二致。

　　應(yīng)用開發(fā)人員利用可編程邏輯強(qiáng)大的并行處理能力，不僅可以解決多種不同信號處理應(yīng)用中的大量數(shù)據(jù)處理問題，而且還能通過實(shí)施更多外設(shè)來擴(kuò)展處理系統(tǒng)的特性。系統(tǒng)和可編程邏輯之間的高帶寬 AMBA®-AXI互聯(lián)能以極低的功耗支持千兆位級數(shù)據(jù)傳輸，從而解決了控制、數(shù)據(jù)、I/O 和存儲器之間的常見性能瓶頸問題。

　　熟悉的編程環(huán)境

　　Zynq-7000 系列提供了一個開放式設(shè)計環(huán)境，便于可編程邏輯中雙核 Cortex-A9 MPCore 和定制加速器的并行開發(fā)，從而加速了產(chǎn)品上市進(jìn)程。軟件開發(fā)人員可以充分利用基于 Eclipse 的Xilinx Platform Studio 軟件開發(fā)套件 (SDK)、ARM 的 DS-5 和 ARM Real View Design Suite (RVDS)，或 ARM 互聯(lián)社區(qū)和賽靈思聯(lián)盟計劃生態(tài)系統(tǒng)的領(lǐng)先廠商(諸如 Lauterbach、Wind River、PetaLogix、MathWorks、MentorGraphics、Micrium 和 MontaVista 等)提供的編譯器、調(diào)試器和應(yīng)用。

　　此外，利用賽靈思屢獲殊榮的 ISE 設(shè)計套件的優(yōu)勢，Zynq-7000 系列的可編程結(jié)構(gòu)經(jīng)定制可以最大化系統(tǒng)級性能，滿足特定應(yīng)用的各種需求。該套件提供了包括開發(fā)工具、AMB4 AXI4 即插即用 IP 核和總線功能模型 (BFM) 等在內(nèi)的完整硬件開發(fā)環(huán)境，有助于加速設(shè)計和驗(yàn)證工作。賽靈思通過收購高級綜合技術(shù)領(lǐng)先公司AutoESL進(jìn)一步提升了在工具方面的進(jìn)程，提供C，C++ 以及系統(tǒng)C綜合優(yōu)化Zynq-7000器件架構(gòu)。未來的版本也將促進(jìn)Zynq-7000產(chǎn)品系列中處理器和可編程邏輯之間關(guān)鍵算法的無縫銜接。

　　隨著時間的推移，ARM互聯(lián)社區(qū)和賽靈思聯(lián)盟計劃生態(tài)系統(tǒng)的第三方廠商將進(jìn)一步擴(kuò)展上述解決方案，這是賽靈思目標(biāo)設(shè)計平臺的一部分，可提供包括 IP 核、參考設(shè)計、開發(fā)套件及其他資源等在內(nèi)的高效統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，從而滿足特定應(yīng)用和設(shè)計領(lǐng)域要求。

　　統(tǒng)一的可編程邏輯架構(gòu)

　　Zynq-7000 系列的可編程邏輯完全基于賽靈思最新 7 系列 FPGA 架構(gòu)來設(shè)計，可確保 28nm 系列器件的 IP 核、工具和性能 100% 兼容。最小型的 Zynq-7000、Zynq-7010和Zynq-7020 均基于專門針對低成本和低功耗優(yōu)化的 Artix-7 系列;較大型的 Zynq-7030 和 Zynq-7040 器件基于包括 4 至 12 個 10.3 Gbps 收發(fā)器通道，可支持高速片外連接的中端 Kintex®-7 系列。所有四款產(chǎn)品均采用基于 2 個 12 位 1Msps ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)模塊的新型模擬混合信號模塊。

　　快速推廣已經(jīng)啟動

　　美國國家儀器公司研發(fā)院士 Keith Odom 指出：“可擴(kuò)展處理平臺在單芯片中為可編程邏輯結(jié)構(gòu)提供了高性能處理器和高帶寬連接，成為美國國家儀器公司圖形設(shè)計環(huán)境 LabVIEW 的理想選擇。該架構(gòu)具有低時延、高吞吐量等優(yōu)異特性，支持工業(yè)自動化、通信系統(tǒng)以及機(jī)器視覺等眾多應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新。”

　　自 2010 年 4 月以來，加入早期試用計劃的客戶也已開始評估 Zynq-7000 可擴(kuò)展處理平臺對面向需要多功能和實(shí)時響應(yīng)終端市場應(yīng)用系統(tǒng)的支持能力，而這正是傳統(tǒng)處理解決方案所難以實(shí)現(xiàn)的。訪問賽靈思在嵌入式大會的展臺Hall 12/12-515可以獲取更多關(guān)于Zynq-7000可擴(kuò)展處理平臺的信息以及用戶開發(fā)設(shè)計。

　　賽靈思公司全球市場營銷及業(yè)務(wù)開發(fā)高級副總裁 Vin Ratford 指出：“我們的 Zynq-7000 系列為設(shè)計人員提供了一個綜合平臺，可以幫助他們推出自己定制的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，包括從基于 Artix-7 FPGA系列的功能的極低成本、極低功耗解決方案到基于Kintex-7系列的更全面、以性能為導(dǎo)向的高端解決方案。處理系統(tǒng)與可編程邏輯的緊密集成不僅能有效降低系統(tǒng)材料清單成本、功耗與尺寸，而且還能作為‘創(chuàng)新引擎’，推動創(chuàng)新應(yīng)用的發(fā)展，將傳統(tǒng) FPGA 技術(shù)市場向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域大幅擴(kuò)展。”

　　定價與供貨情況

　　客戶可以通過加入早期試用計劃盡快著手評估 Zynq-7000 系列。早期芯片器件預(yù)計將于 2011 年下半年推出，2012 年上半年將推出工程樣片。設(shè)計人員可立即使用支持 ARM 的工具和開發(fā)套件來熟悉 Cortex-A9 MPCore 架構(gòu)并開始代碼移植工作。價格視器件訂購數(shù)量和具體型號而定。根據(jù)量產(chǎn)的價格，Zynq-7000系列大批量定貨將以低于15美金起價。感興趣的客戶請垂詢本地賽靈思銷售代表。