高性能汽车和FPGA：共同点比您想象得多.docx

PAGE 1 PAGE 1 高性能汽车和FPGA：共同点比您想象得多 上世纪60年月以及70年月早期被认为是“肉车”时代。这是从中端汽车设计采纳大型发动机开头的。的例子包括Chevelles、Fairlanes、GTO、442、Chargers和Roadrunners。同一时期，福特Mustang开头进展“小马汽车”，很快就引来了竞争，例如Camaro、Firebird、Barracuda、AMX和Challenger等。那时发动机大小是由立方英寸表示的，明显的能看到车上的发动机。“396”、“429”、“440”或者“455”等数字代表了性能的凹凸。高性能汽车和FPGA：共同点比您想象得多这些发动机中传奇的当属426 Hemi。该发动机自从1964年推出以来，先后进展了、其次、第三和第四代，NASCAR限制它后，名声大噪。从1966年直到1971年，要符合NASCAR的批准条款，或者产品质量制造要求，这促使的“Street Hemi”面市，部分道奇和普利茅斯采纳了它。Hemi发动机排量为7升，采纳高转速气缸，上面是两个篮球大小的4缸化油器，具有特别保守的425 hp额定功率。很少有汽车能够比得上采纳了Hemi的Cudas和Challengers；可能只有427 Corvette能够与其相匹敌。肉车时代始终持续到今日，可选择的车型越来越有限了。其价格是可以接受的，大部分消费者都买得起Camaro、Mustang、Corvette、Challenger或者Charger，这些车有V8发动机，达到400+ hp，600-700 hp的发动机还有其他选择。今日的FPGA生产商正在进行类似的竞争，这对于FPGA客户特别有好处。在过去几年中，规律密度、存储器容量、DSP模块、收发器速率和数量等，几乎全部的性能指标都在不断增长。当然，读者对此并不生疏。高性能汽车和FPGA：共同点比您想象得多一项对比是怎样实现这些性能，也就是理论和实际相联系。回到初的肉车时代，既有手挡也有自动挡。忠实的发烧友选择了手挡。在一名好司机手里，4速手挡明显要好于低效的3速自动挡。手挡也更省油，但那时候不太关怀这些。然而，对于现代的肉车，状况正好相反。自动挡使用电子掌握而不是油压掌握，换挡的速度在100-200ms量级，比人快得多，转速匹配也是如此。电子掌握功能关心司机防止车轮打滑。含有换挡拨片是用于选择自己的档位，尽管这很难提高性能。自动挡现在也很省油，这在今日很重要。档位的相对数量现在反过来了。例如，现在的道奇挑战者有8速自动挡和6速手动挡。当然，许多纯粹主义者不论是出于传统还是手动换挡的直接感觉，还是喜爱手挡。但这再也不与提高性能有关了。对于FPGA，也有同样的进展趋势，但不是那么众所周知。传统上，FPGA是在Verilog或者VHDL中手动进行编程的，使用定点（整数）数字表示，编程人员打算底层实现，例如，什么时候插入流水线寄存器等。即使是综合和适配器工具全部自动完成设计，终设计的质量也基本取决于FPGA编程人员的技术水平。新的FPGA体系结构开头转变这些。例如，现在的Altera Arria 10 FPGA在数千个DSP模块中内置了单精度浮点引擎。使用浮点，FPGA编程人员在每次数字运算后，不必再确定位宽、截断与饱和级，极大的简化了编程任务。浮点数字表示和实现自动完成这些工作。整数现在保留用于常见的功能，例如，循环计数、状态机和存储器索引等。这在算法仿真和实现之间建立了直接通路，保持了系统和FPGA工程师之间的全都性。使用传统的Verilog和VHDL设计流程支持这些特性的实现，仍旧会连续主导FPGA设计流程。但是，还有其他设计流程。OpenCL是GP-GPU编程人员的语言，现在针对FPGA进行了优化，供应真正的“按键式”编译体验。采纳基于模型的设计，设计人员可以连续留在Mathworks环境中，也能够获得结果，许多简单的大吞吐量参考设计证明白这一点。与手挡相像，FPGA设计人员仍旧可以选择像以前一样进行设计和优化，传统的设计也会跟以前一样工作。但是，FPGA设计人员会发觉，新的自动的方法能够实现相同甚至更优的结果。而且，随着规律密度的快速增长，许多工程师会发觉他们没有足够的时间像以前一样手动优化大规模FPGA设计。就像高性能肉车一样，在FPGA世界中，应当开头发挥自动化的优势了。