FPGA原型的进化从构建自己的努力,高度自动化的解决方案。
躺在长椅上设置与物理原型的核心电气和电子工程。恕我直言,许多强大的形式的建模与仿真,在某种程度上与硬件工程团队想要工作。当构建一个系统完全从现有的组件,可以构建一个原型的产品一旦它被设计。当设计包括芯片必须编造,等待完成这个过程太在项目后期开始硬件调试。软件开发人员也依靠长椅上设置的开发和集成。在实验室中发现的问题可能需要另一个芯片,推迟上市时间(TTM)个月项目和不断膨胀的成本。
当现场可编程门阵列(fpga)成为可用,他们机会开发原型和调试设计更早。已经有三代FPGA原型设计的解决方案,每个提供更大的容量,性能和功能。在商业产品,本质上是第0代,有些团队开发“构建自己的”(自带食物)原型。分区大芯片设计为多个fpga可以很大的精力,但是提供的可移植性寄存器传输级(RTL)语言和逻辑合成成为可能的设计映射到可编程技术。自带食物团队发现,建立和维持原型消耗了宝贵的资源,如图1所示。
图1:自带食物的成本分析FPGA原型。(来源:Synopsys对此行业研究)
在第一代,许多开发团队从自带食物FPGA原型商业解决方案。除了节约成本,这个举动是软件的一个关键动力分区设计指导下的设计师。用户不再需要设计分割成单独的块,每个适合单个FPGA。这些工具介绍了时分多路复用(TDM) FPGA别针最小化多个FPGA之间互连信号所需的数量。调试技术也有所改善,以便用户没有回到模拟诊断每个测试失败。一代2扩展这些功能大,multi-board系统提供更大的容量和高速TDM技术,加上深追踪缓冲区和其他高级调试功能。
第二代也更关注系统的验证系统芯片(SoC)的设计,包括长与实际软件测试运行工作负载。硬件模块化,使FPGA原型的SoC平台建设的主要知识产权(IP)块。一个生态系统的现成的配件卡出现连接其它系统的原型,经常通过标准接口,如以太网。低功耗设计变得越来越重要,原型添加支持力量的上下文中验证全系统工作负载。也许最重要的进化是支持企业与多个设计和原型农场多个用户同时活跃。
代3 FPGA原型正在进行,由巨大的需求设计图形处理单元(gpu)、人工智能(AI),机器学习(ML),服务器、存储、网络、和5克。能力已大大增加了这一代,盖茨支持十亿或更多。FPGA分区软件规模已经达到这种程度的需求。要求调试支持也更高,包括:
如图2所示,桌面和机架配置都是必需的。桌面是理想的长椅上设置,尤其是当使用附件卡片界面经常实际系统,当重新配置硬件。服务器机架配置提供了可伸缩性和FPGA原型可以同一个地点协同工作计算农场以方便访问跨多个团队和多个地区。集中企业农场原型实现了更高的利用率,并降低了原型总成本。企业部署管理系统必须保持同步所有用户可用的最新版本的原型设计和管理有效利用率。
图2:两个FPGA原型配置。(来源:Synopsys对此)
后提供产品的前两代FPGA原型、Synopsys对此开创了一代也许不久- 100的解决方案。它满足上面列出的所有要求,包括一些独特的特性。它使用一个统一的增量编译器横跨正式的验证,模拟、仿真和原型。映射到fpga包括constraint-driven分区、高速时分多路复用的I / O引脚,和系统级路由。联系实际的I / O接口和其他设备是由一个合作伙伴促进生态系统的兼容配件卡和速度作为PCIe Gen5适配器等受欢迎的协议,USB 3.1, CXL DDR5和100/400G以太网。管理原型资源可以交互式地完成或Python应用程序编程接口(API)。
一次挑战自带食物,偏离了主要项目,FPGA原型已成为高度自动化和广泛采用。对于每一个三代的,这种系统验证方法和验证已变得更加强大和易于使用。FPGA原型软件开发的价值是显而易见的:程序员可以运行在硬件平台在项目的更早,之前的芯片是可用的。这也有利于硬件团队以来挥之不去的个别案例设计缺陷被发现在硬件软件验证中而不是在实验室芯片启动。一代3现在可用,没有理由每个重要芯片项目不应该使用FPGA原型。白色的纸可用要学习更多的知识。
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