眾所周知,，FPGA是通過邏輯組合來實現各種功能的器件,，幾乎可以進行任何類型的處理。過去五年間,，為了突破傳統(tǒng)的通信及網絡等高端應用市場局限,，將FPGA引入更為廣闊的嵌入式領域，FPGA廠商已經開始嘗試采用多核和硬件協(xié)處理加速技術,。如今,，隨著技術的進步，很多芯片廠商開始采用硬核" title="硬核">硬核或軟核CPU+FPGA的模式,。
將FPGA裝進集成兩個Cortex-A9的微控制器" title="微控制器">微控制器中
從Power內核到Arm內核,，賽靈思的轉變已經完成。但是請注意,，其最新的Zynq-7000 EPP（可擴展式處理平臺）不僅僅是在FPGA中增加了一對硬核,。Zynq-7000 EPP架構（圖1）更像是一種集成了FPGA的多內核微控制器，而不是有多個硬核的FPGA,。賽靈思的Zynq-7000 EPP系列芯片（圖2）很好的強調了這點,。全部4種EPP FPGA都采用相同的雙內核微控制器。它們的區(qū)別表現在FPGA規(guī)模,、與FPGA相關的接口數量,、DSP模塊等邏輯、PCI Express接口和高速串并" title="串并">串并轉換器等方面,。
賽靈思的作法并非唯一,。事實上，Intel和Altera聯合開發(fā)的E600C Atom也包含有40nm Arria II FPGA,。Altera公司也有使用ARM硬核的計劃,。
由此可見,，目前更大的問題是：向以微控制器為中心的可配置平臺的發(fā)展趨勢,，是否會主導FPGA的使用。很多業(yè)內人士目前對此表示懷疑,。軟核在新的FPGA項目中已經占主要地位,，但硬核通常更加高效，而且也更容易使用,。
那么Zynq-7000微控制器中究竟有什么呢,？首先它有一對800MHz的Cortex-A9 MPcore，這種內核除了雙精度浮點單元外，還支持NEON SIMD,。處理引擎的其它部分比較常見,，有32KB的指令與數據緩存以及512KB的二級緩存。
Zynq-7000內有256KB的RAM,，還可以通過內存控制器連接片外存儲器,，片外存儲器類型支持DDR2/3、LPDDR2,、QSPI,、NOR和NAND閃存。系統(tǒng)甚至支持從QSPI器件安全啟動,。處理器可以裝載FPGA配置信息,。有個普通的AXI-4接口，用于鏈接FPGA,。目前許多賽靈思和第三方IP都支持AXI-4接口,。
模擬方面的支持沒有作更多的擴展，但還是有一個16通道,、雙路12位ADC,，處理速度可達1Msample/s。這種ADC還能訪問片上傳感器,，并且同樣受FPGA邏輯的控制,。
Zynq-7000系列芯片有8個DMA通道，可支持ADC和其它通信外設" title="外設">外設,，包括一對USB 2.0 OTG接口和兩個三模千兆以太網接口,，還有兩個SD/SDIO、UART,、CAN,、I2C和SPI接口。
看起來這像是一個典型的高性能多內核微控制器,，實際上確實如此,。電源管理部分與其它平臺相比，絲毫也不遜色,。性能以每個內核為基礎進行管理,。FPGA支持時鐘選通，但不能像微控制器或其它外設那樣斷電,。
Zynq-7000系列芯片得到了賽靈思Platform Studio軟件開發(fā)套件（SDK）中基于Eclipse開發(fā)環(huán)境的支持,。其中的微控制器還得到了ARM Development Studio 5（DS-5）和ARM RealView Development Suite（RVDS）的支持。FPGA開發(fā)可以采用賽靈思的ISE Design,。
Zynq-7000系列產品適用于廣泛的應用,。低端的Z-7010可以用于駕駛輔助任務或多功能打印機,。Z-7020除此之外還可以支持LTE應用。Z-7030和Z-7040增加了高速串行接口,，可訪問PCI Express外設,，因此是高端路由器的理想之選。所有Zynq-7000系列芯片還能用于航空和軍事環(huán)境,。
FPGA和Atom混合的可配置平臺
Intel的E600C是一種業(yè)界期待已久的Atom/FPGA混合產品,，它將E600系統(tǒng)級芯片和Altera的中等規(guī)模40nm Arria II FPGA整合在一起。Intel的E600C（圖1）包含全部E600元件,，其中包括Intel高解晰度音頻支持電路和集成的圖形媒體加速器（GMA）,。E600C的兩個PCI Express串并轉換器用來與FPGA通信，兩個保留給片外連接,，還有一個可以連接各種第三方中央控制器或Intel公司自己的EG20T平臺控制器中心,。
使用PCI Express使得E600可以成為控制FPGA的理想平臺，因為帶硬件PCI Express串并轉換器的FPGA已經很常見,。E600和E600C的區(qū)別主要有兩點：首先,，E600將所有功能都集成進了單個封裝；其次,，E600使用一對x1 PCI Express鏈路,。FPGA和Atom之間的帶寬加倍對許多應用來說都有重要的意義。
Atom和FPGA芯片被集成進了外形尺寸為37.5mm x 37.5mm,、球間距為0.8mm的單個BGA封裝中（圖2）,。可以通過引腳訪問Arria的350個I/O和3.25GHz串并轉換器端口,。
Atom處理器的TDP與普通E600相同,，范圍從2.7W至3.6W。整合平臺的TDP范圍從4W至6W不等,，取決于具體平臺,。Atom支持許多電源管理狀態(tài)，但FPGA不支持,。
Intel提供技術支持,，但FPGA工具由Altera提供，其中包括Quartus II開發(fā)環(huán)境,。FPGA架構支持傳統(tǒng)Altera FPGA可以處理的所有IP,，包括軟核處理器，如Altera的NIOS II,、Cortex-M1以及飛思卡爾的V1 ColdFire,。Altera NIOS II開發(fā)工具" title="開發(fā)工具">開發(fā)工具可用于NIOS II軟件的開發(fā),。Arm Cortex-M1和Freescale ColdFire也有許多合適的開發(fā)工具?，F有的x86開發(fā)工具可以支持Atom。
E600C代表了Intel和Altera的革新方向。與Intel/Achronix在高性能的21nm FPGA上的合作相比,，E600C這種組合是一種完全不同的合作方式,。前者是一種使用Intel技術的獨立FPGA，后者是將Altera硬件集成到Intel平臺上,。
總之,，Atom和Arria II之間的配合是比較理想的。Arria II不像Stratix平臺那樣要超越Atom,，Arria對PCI Express的支持也能很好地匹配Atom的功能,。將標準FPGA平臺連接到Atom有可能使這種配置比片外FPGA有更高的普及率。這種方法可以更好地簡化對FPGA的支持,，并從Atom提供標準接口,。