硅晶片融合技術助力　SoC FPGA設計架構脫穎而出(一)

　　但是，更高的整合度也意味著以前由系統(tǒng)設計人員所做出的決定，現在是由晶片設計人員來完成，系統(tǒng)設計團隊能夠實現的創(chuàng)新會越來越少，也不太容易突出產品優(yōu)勢。更重要的是，系統(tǒng)設計人員要能夠理解晶片設計人員的思路，同時還可以自由地突顯自己產品的優(yōu)勢。

　　根據應用分類　采用對應方式

　　目前俄羅斯電子市場很多最重要的應用都符合某種模式，包括視訊監(jiān)控、無線和有線通訊，以及高階工業(yè)控制等。在這些應用中，系統(tǒng)收集寬頻訊號，處理這些訊號以提取出資料，進行大運算量的分析，做出判斷，然后實施判斷。

　　例如，監(jiān)控系統(tǒng)須要處理來自攝影機的1，080條逐行掃描視訊。系統(tǒng)對視訊串流進行處理、增強邊緣、識別出目標，最后分離出感興趣的目標。此一處理過程通常使用標準化，雖然相對簡單，但是需要大運算量的演算法。

　　在下一階段，處理單元的目標分析功能將更強大，例如探測是否有入侵，或識別出某些特定的人。這些演算法可能是專用的，會經常變化。最后經過分析，確定目前的狀態(tài)是否須要觸發(fā)警鈴、鎖閉大門，或者向公共安全機構發(fā)出警報。
以軟體實現系統(tǒng)功能易被復制

　　設計團隊採用叁種不同的途徑來實現這些系統(tǒng)。第一種途徑最初是透過運行在微處理器上的軟體來實現，最近，則採用特定應用標準產品（ASSP），或者功能強大的32位元微控制器。

　　設計團隊對軟體進行除錯、確定演算法，然后檢查系統(tǒng)性能。如果任務運行太慢，設計人員會將其移動到獨立的中央處理器（CPU）上?；蛘?，如果有數位訊號處理（DSP）核心等合適的加速器，IC上有向量處理器，則將其移動到加速器上，進而對其進行加速。當所有的任務滿足其時序要求后，可以在功能、時序和功率消耗上對系統(tǒng)進行最終的驗證。

　　在監(jiān)控實例中，系統(tǒng)控制軟體會運行在一顆CPU核心上。標準影像處理演算法可以運行在DSP核心標準函式庫的程式上，還可以手動編寫更復雜的專用演算法，在所有可用CPU核心并存執(zhí)行。

　　這種設計方法有很大的優(yōu)勢。其重點一直是軟體，也就是系統(tǒng)功能。由于大部分系統(tǒng)功能體現在軟體上，因此當出現問題或須要進行改動時，就比較容易對系統(tǒng)進行修改。

　　但是，透過CPU或DSP核心上的軟體來執(zhí)行一種演算法，是最慢而且最耗損效能的方法。因此，對于性能或效率要求較高的系統(tǒng)，以軟體為中心的方法并不是最佳方法。系統(tǒng)不同的特性體現在軟體上，因此有同樣硬體的競爭對手很容易復製這些軟體，或者軟體有可能被敵方所利用。

　　以硬體當作解決方案　設計彈性差

　　系統(tǒng)設計的另一種方法是直接根據系統(tǒng)要求來開發(fā)硬體設計，同時編寫在此一硬體上運行的軟體。這是開發(fā)大部分特殊應用積體電路（ASIC）所採用的方法。一開始，系統(tǒng)規(guī)劃人員確定需要哪些CPU、加速器、記憶體和控制器，把這些需求告訴晶片設計團隊，由他們來開發(fā)ASIC。

　　在實例系統(tǒng)中，規(guī)劃人員可以選擇一對安謀國際（ARM）核心來運行系統(tǒng)軟體，授權協(xié)力廠商影像處理引擎來處理最初的影像處理任務，在進程最后，針對復雜演算法設計訂製韌體編寫DSP管線程式碼。當進行IC設計時，軟體團隊會針對設計中完全不同的叁種引擎來使用叁組程式設計和除錯工具。

　　以硬體為中心的方法有很大的優(yōu)勢。在所有方法中，它能夠實現最大系統(tǒng)速率及最高功能效率。但這需要熟練的IC設計團隊，且在高階製程節(jié)點，投入也會很大。而且，一旦設計好ASIC，就很難修改硬體或改正錯誤，也很難應對需求的變化，此一過程會很慢而且成本很高。軟體方案能夠節(jié)省時間，但是犧牲了ASIC方法的優(yōu)點--速度和功率消耗。

　　因此，雖然在理論上以硬體為中心的方法最適合對性能和功率消耗要求較高的設計，但在實際情況下，設計團隊只有在預期會有很大的銷售量能夠滿足成本要求，降低風險時，或者他們知道系統(tǒng)硬體在產品生命週期過程中不會有太大的變化時，才會開發(fā)ASIC。實際上，面臨關鍵設計難題的團隊很難實現系統(tǒng)IC設計時，通常會放棄ASIC方法，轉而購買與系統(tǒng)IC設計功能相近的ASSP。