Altera徹底改變基于FPGA的浮點(diǎn)DSP

　　Altera公司日前宣布在FPGA浮點(diǎn)DSP性能方面實(shí)現(xiàn)了變革。Altera是第一家在FPGA中集成硬核IEEE 754兼容浮點(diǎn)運(yùn)算功能的可編程邏輯公司，前所未有的提高了DSP性能、設(shè)計(jì)人員的效能和邏輯效率。硬核浮點(diǎn)DSP模塊集成在正在發(fā)售的Altera 20 nm Arria 10 FPGA和SoC中，也集成在14 nm Stratix 10 FPGA和SoC中。集成硬核浮點(diǎn)DSP模塊結(jié)合先進(jìn)的高級(jí)工具流程，客戶(hù)可以使用Altera的FPGA和SoC來(lái)滿(mǎn)足越來(lái)越高的大計(jì)算量應(yīng)用需求，例如高性能計(jì)算 (HPC)、雷達(dá)、科學(xué)和醫(yī)療成像等。

　　含在Arria 10和Stratix 10器件中的硬核單精度浮點(diǎn)DSP模塊基于Altera創(chuàng)新的精度可調(diào)DSP體系結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的方法使用定點(diǎn)乘法器和FPGA邏輯來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)功能，而Altera的硬核浮點(diǎn)DSP與此不同，幾乎不使用現(xiàn)有FPGA浮點(diǎn)計(jì)算所需要的邏輯資源，從而提高了資源效率。這一革命性的技術(shù)支持Altera在Arria 10器件中實(shí)現(xiàn)1.5 TeraFLOP (每秒浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù))的DSP性能，而在Stratix 10器件中DSP性能則高達(dá)10 TeraFLOP。DSP設(shè)計(jì)人員可以選擇定點(diǎn)或者浮點(diǎn)模式，浮點(diǎn)模塊與現(xiàn)有設(shè)計(jì)后向兼容。

　　Altera 公司軟件、IP及DSP市場(chǎng)總監(jiān)Alex Grbic評(píng)論說(shuō)：“在我們的器件中實(shí)現(xiàn)IEEE 754兼容浮點(diǎn)DSP模塊的確在FPGA上實(shí)現(xiàn)了變革。采用硬核浮點(diǎn)功能，Altera FPGA和SoC的性能和功耗效率比在更多的應(yīng)用上優(yōu)于微處理器和GPU。”

　　FPGA的每瓦性能最高

　　FPGA具有精細(xì)粒度的密集流水線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)，因此非常適合用作高性能計(jì)算加速器。器件包含了硬核浮點(diǎn)DSP模塊，因此客戶(hù)可以使用Altera FPGA來(lái)解決大數(shù)據(jù)分析、石油和天然氣行業(yè)的地震建模，以及金融仿真等世界上最復(fù)雜的HPC問(wèn)題。在這些以及很多其他大計(jì)算量應(yīng)用中，與DSP、CPU和GPU相比，F(xiàn)PGA的每瓦性能是最高的。

　　節(jié)省了數(shù)月的開(kāi)發(fā)時(shí)間

　　在Altera FPGA和SoC中集成硬核浮點(diǎn)DSP模塊能夠縮短近12個(gè)月的開(kāi)發(fā)時(shí)間。設(shè)計(jì)人員可以將其DSP設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)譯成浮點(diǎn)硬件，而不是轉(zhuǎn)換為定點(diǎn)。結(jié)果，大幅度縮短了時(shí)序收斂和驗(yàn)證時(shí)間。Altera還提供多種工具流程，幫助硬件設(shè)計(jì)人員、基于模型的設(shè)計(jì)人員以及軟件編程人員在器件中輕松實(shí)現(xiàn)高性能浮點(diǎn)DSP模塊。

　　· DSP Builder高級(jí)模塊庫(kù)提供了基于模型的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)人員使用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)MathWorks Simulink工具在幾分鐘內(nèi)就可以完成系統(tǒng)定義和仿真，直至系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

　　· 對(duì)于軟件編程人員，Altera在FPGA編程中率先使用了OpenCL，并面向FPGA提供基于C語(yǔ)言的通用高級(jí)設(shè)計(jì)流程。Arria 10 FPGA浮點(diǎn)DSP模塊結(jié)合使用方便的開(kāi)發(fā)流程，為軟件編程人員提供了硬件直接轉(zhuǎn)譯方法，幫助他們縮短了開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證時(shí)間。

　　Arria 10 FPGA和SoC詳細(xì)信息

　　基于TSMC 20SoC工藝技術(shù)，Arria 10 FPGA和SoC在單個(gè)管芯中實(shí)現(xiàn)了業(yè)界容量最大、性能最好的DSP資源。應(yīng)用專(zhuān)利冗余技術(shù)，Altera開(kāi)發(fā)了含有1百15萬(wàn)邏輯單元(LE)的業(yè)界密度最大的20 nm FPGA管芯。Arria 10器件性能比最快的28 nm高端FPGA高出15%，功耗比以前的28 nm Arria系列低40%。

　　20 nm Arria 10器件是業(yè)界唯一具有硬核浮點(diǎn)DSP模塊的FPGA，也是在FPGA架構(gòu)中嵌入了硬核ARM® Cortex®-A9處理器系統(tǒng)的唯一20 nm SoC。器件帶寬比前一代高4倍，還具有很多其他針對(duì)高性能應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化的特性。Arria 10器件特性包括：

　　· 芯片至芯片/芯片至模塊接口速率高達(dá)28.3 Gbps的串行收發(fā)器

　　· 支持17.4 Gbps的背板

　　· 單個(gè)器件中含有96個(gè)收發(fā)器通道

　　· 雙核ARM Cortex-A9處理器系統(tǒng)

　　· 硬核浮點(diǎn)DSP模塊

　　· 支持下一代存儲(chǔ)器，包括業(yè)界速率最高的2666 Mbps DDR4，支持高速串行存儲(chǔ)器的混合立方存儲(chǔ)器互操作功能。

　　供貨信息

　　現(xiàn)在可以提供具有硬核浮點(diǎn)DSP模塊的Altera 20 nm Arria 10 FPGA。將于2014年下半年提供面向Arria 10器件中硬核浮點(diǎn)DSP模塊的浮點(diǎn)設(shè)計(jì)流程，包括了演示和基準(zhǔn)測(cè)試?？蛻?hù)現(xiàn)在可以采用Arria 10 FPGA開(kāi)始設(shè)計(jì)，軟件實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)，提供設(shè)計(jì)流程支持后，無(wú)縫移植到硬核浮點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。