盤點高性能汽車和FPGA共同點,不是一般的多
發布時間:2015-03-30 責任編輯:sherry
【導讀】今天的FPGA生產商正在進行類似的競爭,這對於FPGA客戶非常有好處。在過去幾年中,邏輯密度、存儲器容量、DSP模塊、收發器速率和數量等,幾乎所有的性能指標都在不斷增長。當然,讀者對此並不陌生。
上世紀60年代以及70年代早期被認為是“肌肉車”時代。這是從中端汽車設計采用大型發動機開始的。最著名的例子包括Chevelles、Fairlanes、GTO、442、Chargers和Roadrunners。同一時期,福特Mustang開始發展“小馬汽車”,很快就引來了競爭,例如Camaro、Firebird、Barracuda、AMX和Challenger等。那時發動機大小是由立方英寸表示的,明顯的能看到車上的發動機。“396”、“429”、“440”或者“455”等數字代表了性能的高低。

這些發動機中最傳奇的當屬426 Hemi。該發動機自從1964年推出以來,先後發展了第一、第二、第三和第四代,NASCAR限製它後,名聲大噪。從1966年直到1971年,要符合NASCAR的批準條款,或者產品質量製造要求,這促使著名的“Street Hemi”麵市,部分道奇和普利茅斯采用了它。
Hemi發動機排量為7升,采用高轉速氣缸,上麵是兩個籃球大小的4缸化油器,具有非常保守的425 hp額定功率。很少有汽車能夠比得上采用了Hemi的Cudas和Challengers;可能隻有427 Corvette能夠與其相匹敵。
肌肉車時代一直持續到今天,可選擇的車型越來越有限了。其價格是可以接受的,大部分消費者都買得起Camaro、Mustang、Corvette、Challenger或者Charger,這些車有V8發動機,達到400+ hp,600-700 hp的發動機還有其他選擇。
今天的FPGA生產商正在進行類似的競爭,這對於FPGA客戶非常有好處。在過去幾年中,邏輯密度、存儲器容量、DSP模塊、收發器速率和數量等,幾乎所有的性能指標都在不斷增長。當然,讀者對此並不陌生。
一(yi)項(xiang)對(dui)比(bi)是(shi)怎(zen)樣(yang)實(shi)現(xian)這(zhe)些(xie)性(xing)能(neng),也(ye)就(jiu)是(shi)理(li)論(lun)和(he)實(shi)際(ji)相(xiang)聯(lian)係(xi)。回(hui)到(dao)最(zui)初(chu)的(de)肌(ji)肉(rou)車(che)時(shi)代(dai),既(ji)有(you)手(shou)擋(dang)也(ye)有(you)自(zi)動(dong)擋(dang)。忠(zhong)實(shi)的(de)發(fa)燒(shao)友(you)選(xuan)擇(ze)了(le)手(shou)擋(dang)。在(zai)一(yi)名(ming)好(hao)司(si)機(ji)手(shou)裏(li),4速手擋明顯要好於低效的3速自動擋。手擋也更省油,但那時候不太關心這些。
然而,對於現代的肌肉車,情況正好相反。自動擋使用電子控製而不是油壓控製,換擋的速度在100-200ms量(liang)級(ji),比(bi)人(ren)快(kuai)得(de)多(duo),轉(zhuan)速(su)匹(pi)配(pei)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。電(dian)子(zi)控(kong)製(zhi)功(gong)能(neng)幫(bang)助(zhu)司(si)機(ji)防(fang)止(zhi)車(che)輪(lun)打(da)滑(hua)。含(han)有(you)換(huan)擋(dang)撥(bo)片(pian)是(shi)用(yong)於(yu)選(xuan)擇(ze)自(zi)己(ji)的(de)檔(dang)位(wei),盡(jin)管(guan)這(zhe)很(hen)難(nan)提(ti)高(gao)性(xing)能(neng)。自(zi)動(dong)擋(dang)現(xian)在(zai)也(ye)很(hen)省(sheng)油(you),這(zhe)在(zai)今(jin)天(tian)很(hen)重(zhong)要(yao)。檔(dang)位(wei)的(de)相(xiang)對(dui)數(shu)量(liang)現(xian)在(zai)反(fan)過(guo)來(lai)了(le)。例(li)如(ru),現(xian)在(zai)的(de)道(dao)奇(qi)挑(tiao)戰(zhan)者(zhe)有(you)8速自動擋和6速手動擋。當然,很多純粹主義者不論是出於傳統還是手動換擋的直接感覺,還是喜歡手擋。但這再也不與提高性能有關了。
對於FPGA,也有同樣的發展趨勢,但不是那麼眾所周知。傳統上,FPGA是在Verilog或者VHDL中手動進行編程的,使用定點(整數)數字表示,編程人員決定底層實現,例如,什麼時候插入流水線寄存器等。即使是綜合和適配器工具全部自動完成設計,最終設計的質量也基本取決於FPGA編程人員的技術水平。
新的FPGA體係結構開始改變這些。例如,現在的Altera Arria 10 FPGA在數千個DSP模塊中內置了單精度浮點引擎。使用浮點,FPGA編程人員在每次數字運算後,不必再確定位寬、截斷與飽和級,極大的簡化了編程任務。浮點數字表示和實現自動完成這些工作。整數現在保留用於常見的功能,例如,循環計數、狀態機和存儲器索引等。這在算法仿真和實現之間建立了直接通路,保持了係統和FPGA工程師之間的一致性。

使用傳統的Verilog和VHDL設計流程支持這些特性的實現,仍然會繼續主導FPGA設計流程。但是,還有其他設計流程。OpenCL是GP-GPU編程人員的語言,現在針對FPGA進行了優化,提供真正的“按鍵式”編譯體驗。
采用基於模型的設計,設計人員可以繼續留在Mathworks環境中,也能夠獲得最佳結果,很多複雜的大吞吐量參考設計證明了這一點。

與手擋相似,FPGA設計人員仍然可以選擇像以前一樣進行設計和優化,傳統的設計也會跟以前一樣工作。但是,FPGAshejirenyuanhuifaxian,xindezidongdefangfanenggoushixianxiangtongshenzhigengyoudejieguo。erqie,suizheluojimidudekuaisuzengchang,henduogongchengshihuifaxiantamenmeiyouzugoudeshijianxiangyiqianyiyangshoudongyouhuadaguimoFPGA設計。就像高性能肌肉車一樣,在FPGA世界中,應該開始發揮自動化的優勢了。
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