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通常認為，SOPC是FPGA設計中的雞肋，“棄之可惜，食之無(wú)味”。誠然，SOPC一直不是FPGA的主流應用設計，制約主要因素則是性能，因為作為處理器使用時(shí)，處理器主頻是其應用范圍的瓶頸（SOPC的軟核處理器一般運行幾十兆到百兆，而一般的嵌入式處理器系統在幾百兆到Ghz的主頻）。但是若因此說(shuō)成“雞肋”，也確實(shí)夸張。廠(chǎng)家推出SOPC的設計，其優(yōu)點(diǎn)主要有一下幾點(diǎn)，其一：是差異化競爭的需要。其二，擴大應用范圍，爭取更多的軟件工程師能夠從事FPGA設計。其三，可以替代低性能處理器，減少板級的面積和BOM成本。 那么，那么FPGA內部基于軟核處理器的系統的主要應用場(chǎng)景有哪些，總結如下： （1） 管理配置：對于性能無(wú)要求的管理配置功能。如某外接芯片或FPGA內部IP在其工作之前，需進(jìn)行初始化和管理配置，而初始化的模塊較多或者管理配置較為復雜，此種情況下，用軟件處理更為方便合理。因此，假如FPGA內部資源較為充足，通過(guò)內部建立SOPC系統，利用片內的軟件給多個(gè)外圍模塊或者內部IP進(jìn)行初始化的配置管理，即省去配置CPU，減少板級面積，也能便于配置的修改，同時(shí)還可以作為前面講的可測性設計的一部分，用于內部各模塊計數統計，功能測試等。 （2） 配合專(zhuān)用硬件加速單元使用： SOPC系統可以通過(guò)總線(xiàn)擴展專(zhuān)用協(xié)處理單元。即將關(guān)鍵模塊硬件化實(shí)現，實(shí)現高速的處理。舉例說(shuō)，如實(shí)現圖像處理功能，而SOPC的軟件性能不能支持高分辨率圖像的處理能力，則可以通過(guò)邏輯實(shí)現專(zhuān)用的圖像處理算法，通過(guò)總線(xiàn)接口與SOPC系統連接。，SOPC只作為數據的管理和調度使用。 此外廠(chǎng)商還這么提供了SOPC優(yōu)化手段，例如通過(guò)算法指令分析，確定最多的操作，通過(guò)專(zhuān)用指令硬件實(shí)現，通過(guò)在程序中調用專(zhuān)用指令，也是能夠提升性能的方式之一。 （3） 多核并行：這里多核并行通常意義不同，指通過(guò)多個(gè)SOPC系統，并行執行，可以提升系統的性能。對于單指令集多數據流的業(yè)務(wù)，通過(guò)將業(yè)務(wù)流分配到多個(gè)SOPC上，通過(guò)多個(gè)SOPC系統并行處理的方式，來(lái)提升整個(gè)系統的性能。此種情況下，通過(guò)多個(gè)SOPC系統并行處理，需滿(mǎn)足幾個(gè)條件：（1）即業(yè)務(wù)之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)性，不需要再多個(gè)SOPC之間進(jìn)行數據的交互，否則會(huì )影響整個(gè)系統的性能。（2）程序區不能太大，最好全部存儲在片內RAM中。而不用占用外部存儲區（DDR或者SRAM），否則，多個(gè)片上存儲系統爭搶外部存儲區，可能會(huì )造成系統性能的瓶頸，如需存儲在片外，則接口競爭部分則是關(guān)鍵設計。 FPGA的主要應用場(chǎng)景 SOPC就像一個(gè)偏科生，其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都是那么明顯，即其強大的靈活性和可編程性，配置其可憐的主頻。但是通過(guò)一系列提升性能的手段，SOPC在某些業(yè)務(wù)中也可以大顯身手，尤其是需求頻繁變更的業(yè)務(wù)，將變化部分通過(guò)軟件實(shí)現，而不變部分硬件化實(shí)現，可以更快的滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求。 最后，軟核CPU處理能力的瓶頸，也促使現有FPGA廠(chǎng)商提供了基于硬核CPU的SOC+FPGA的解決方案，而這些的努力將促進(jìn)FPGA應用場(chǎng)景的擴展。FPGA廣闊天地，大有可為。 |
