前幾天，賽靈思(Xilinx)在全球隆重宣布推出行業(yè)第一個可擴展處理平臺Zynq系列，它將ARM Cortex-A9 MPCore處理器內(nèi)核及其外設(shè)與Xilinx 28nm低功耗可編程邏輯緊密集成在一起，旨在為智能視頻監(jiān)視、汽車駕駛員輔助、遙測與制導(dǎo)、企業(yè)毫微微蜂窩基站、廣播級攝像機、多功能打印機、航空航天電子設(shè)備、以及工業(yè)控制等高端嵌入式應(yīng)用市場提供所需的處理與計算性能水平。 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：“到2014年，上述嵌入式應(yīng)用市場的需求總量將達到127億美元，而單個處理器、單個ASIC或ASSP、單個FPGA均已不能滿足這些市場的計算需求，只有處理器+FPGA的雙芯片組合解決方案才能滿足這些應(yīng)用市場對靈活性、處理能力、低風(fēng)險、可擴展性和快速上市時間的需求，但雙芯片解決方案在功耗和芯片成本方面則很難滿足這些應(yīng)用市場要求，Zynq系列可擴展處理平臺不僅在以上所有方面的表現(xiàn)大大超越雙芯片解決方案，而且它徹底解決了雙芯片方案固有的FPGA與ASSP/ASIC之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸問題，令計算性能得到了進一步的提升。” 處理器供應(yīng)商老大英特爾最近也在向這個方向努力，其最新推出的處理器在同一封裝內(nèi)也集成了可編程邏輯器件，但處理器和可編程邏輯之間采用PCI接口進行數(shù)據(jù)交換，這不僅嚴重影響處理性能，而且又增加了不少PCI收發(fā)器的成本。 而Zynq系列可擴展處理平臺采用久經(jīng)業(yè)界考驗的通用AXI-4接口來連接Cortex-A9處理器和FPGA，其數(shù)據(jù)傳輸帶寬高達100Gbps，大大超過PCI。 Zynq系列可擴展處理平臺可以幫助系統(tǒng)架構(gòu)師和嵌入式軟件開發(fā)人員擴展、定制、優(yōu)化系統(tǒng)，并實現(xiàn)系統(tǒng)級的差異化。Zynq系列四款新型器件均已得到操作系統(tǒng)、開發(fā)環(huán)境等工具和IP提供商生態(tài)系統(tǒng)的支持。 Zynq系列可擴展處理平臺的問世意味著Xilinx已不再滿足于膠合邏輯和協(xié)處理器供應(yīng)商的角色，它吹響了Xilinx向更重要的ASSP或SoC市場進軍的號角。今天由于40nm和28nm先進CMOS工藝的高進入門檻(NRE支出已在5千萬美元以上)，大多數(shù)創(chuàng)造力最旺盛的中小型ASSP和SoC供應(yīng)商已經(jīng)開始止步不前，不得不將這一發(fā)展?jié)摿薮蟮膽?yīng)用市場拱手讓給有雄厚經(jīng)濟實力支撐的大供應(yīng)商。 Zynq系列可擴展處理平臺大幅降低了ASSP和SoC市場的進入門檻，使得廣大中小型半導(dǎo)體供應(yīng)商不再因受限于資金問題，而被迫放棄自己在一些重要嵌入式應(yīng)用市場上的夢想和創(chuàng)造力。它也意味著未來的ASSP和SoC市場將不再是一些大供應(yīng)商的專屬領(lǐng)地，而將呈現(xiàn)出龍爭虎斗的百家爭鳴局面，整個嵌入式應(yīng)用市場競爭格局將因Zynq可擴展處理平臺而徹底改觀。 安捷倫生命科學(xué)部項目負責(zé)人Ralf Schaffer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)家公司進行了此類嘗試，但都沒有實現(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。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及雙精度浮點引擎的雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理系統(tǒng)，工作頻率高達800MHz。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)不僅能在開機時啟動并運行各種獨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基于標(biāo)準(zhǔn)ARM處理器的SoC毫無二致。 Vin Ratford表示：“選擇Cortex-A9處理器的最高工作頻率為800MHz的原因有二：一是客戶都希望Zynq-7000嵌入式處理平臺能繼續(xù)保持低功耗特性，二是Zynq平臺所帶的可編程邏輯可用以實現(xiàn)強大的DSP處理功能(性能超過910GMAC)，甚至可集成Microblaze或MIPS處理器內(nèi)核來彌補處理能力的不足，因此A9的工作頻率無需選得太高。最大的Zynq平臺可提供23萬個以上邏輯單元。” 應(yīng)用開發(fā)人員利用可編程邏輯強大的并行處理能力，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，而且還能通過實施更多外設(shè)來擴展處理系統(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。 Vin Ratford說：“Zynq-7000嵌入式處理平臺目前已經(jīng)得到相當(dāng)正面的市場反饋，全球已有十家客戶決定采用Zynq-7000嵌入式處理平臺開發(fā)產(chǎn)品。其中之一是德國的一家領(lǐng)先汽車解決方案供應(yīng)商，它將為下一代汽車開發(fā)駕駛員輔助系統(tǒng)；另一家是日本的3D廣播級攝像機解決方案供應(yīng)商?！? ［轉(zhuǎn)下一頁：熟悉的編程環(huán)境］ {pagination} 下一代的高端汽車將不僅在尾部、前部和側(cè)部安裝紅外傳感器與雷達傳感器，而且還將在汽車前部和尾部安裝好幾個高清晰度CMOS圖像傳感器，以輔助駕駛員進行車道校正和泊車。這么復(fù)雜的系統(tǒng)輸入對信號處理需求提出了很高的要求，但Vin Ratford指出：“Zynq-7000嵌入式處理平臺的DSP與存儲器性能可完全滿足最苛刻的駕駛員輔助應(yīng)用的要求，不僅如此，而且還能以低成本適應(yīng)層出不窮且不斷發(fā)展的攝像機接口標(biāo)準(zhǔn)和駕駛員輔助應(yīng)用算法?！? 他說，與ASIC解決方案相比，Zynq-7010和Zynq-7020不僅可提供類似的功耗和性能，而且在總擁有成本、風(fēng)險、上市時間、靈活性和可擴展性方面表現(xiàn)更勝一籌。 目前公開宣布的Zynq-7000嵌入式處理平臺的早期試用客戶有安捷倫、iVeia和美國國家儀器公司(NI)，NI的下一代LabView圖形化開發(fā)環(huán)境將支持Zynq-7000嵌入式處理平臺，iVeia是一家可編程筆記本電腦開發(fā)商，主要為需要高度安全性、可靠性、魯棒性和長使用壽命的筆記本電腦客戶(如政府和軍 隊)開發(fā)產(chǎn)品。 Vin Ratford表示：“目前日本一家電子書開發(fā)商和iVeia一樣在用ARM處理器+FPGA的雙芯片方案開發(fā)產(chǎn)品，我相信很自然地他們會轉(zhuǎn)用性能和成本表現(xiàn)更好的Zynq-7000嵌入式處理平臺?！? 他說，基本上，Zynq-7000嵌入式處理平臺的價格和功耗目前還不太適合用于開發(fā)平板電腦，但對一些要求圖形處理能力的平板電腦來說可能是個例外，因為不需要再單獨購買圖形協(xié)處理器，Zynq-7000嵌入式處理平臺上的交換邏輯就可用來實現(xiàn)圖形處理器。 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、風(fēng)河系統(tǒng)、PetaLogix、Green Hills、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)計和驗證工作。賽靈思通過收購高級綜合技術(shù)領(lǐng)先公司AutoESL進一步提升了在工具方面的進程，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)的第三方廠商將進一步擴展上述解決方案，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系列嵌入式處理平臺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10.3Gbps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模塊的新型模擬混合信號模塊。 ［轉(zhuǎn)下一頁：快速推廣已經(jīng)啟動］ {pagination} 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 可擴展處理平臺對面向需要多功能和實時響應(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現(xiàn)的。 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。Vin Ratford說：“這一時間與我們的競爭對手相比，至少領(lǐng)先一年?！? 設(shè)計人員現(xiàn)在可立即使用支持 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。Zynq-7010的大批量訂貨價格低于15美元。 Vin Ratford指出：“Zynq-7010的價格即便與ASIC相比，也已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)母偁幜ΑＪ着畲蟮钠骷-7040的大批量訂貨價格也將低于100美元。”

相關(guān)閱讀：
• Zynq-7000 系列可擴展處理平臺早期客戶反饋
• 賽靈思Zynq-7000系列可擴展處理平臺常見問答
• Zynq-7000 可擴展處理平臺新聞背景ynGesmc