“RISC +類FPGA”架構(gòu)共同提供優(yōu)異的再配置性
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它與其它 CPU+FPGA 組合的不同之處在于，它把可編程邏輯電路組織為一個(gè)可編程硬件塊，位于處理器的數(shù)據(jù)路徑內(nèi)部。其結(jié)果就是一種具有新指令的RISC 機(jī)器——這些指令滿足了應(yīng)用的處理需求，但又沒(méi)有訪問(wèn)常規(guī)協(xié)處理器結(jié)構(gòu)所需的系統(tǒng)開(kāi)銷。
你可以在用 C/C++ 寫的單一工具流程中，通過(guò)為應(yīng)用編寫代碼，或配置各硬件元件的方式，來(lái)對(duì)該裝置編程。Banta 聲稱，該架構(gòu)非常靈活，以便處理多種計(jì)算密集型應(yīng)用，同時(shí)功能足夠強(qiáng)大，從而具有很高的成本效率；單個(gè)裝置就可以完成以前可能需要多個(gè)處理器才能完成的各種任務(wù)。
可編程部分被稱為 ISEF（指令集擴(kuò)展結(jié)構(gòu)）。由于它比標(biāo)準(zhǔn) FPGA 的通用性低很多，因此單位面積邏輯功能的密度更大。不過(guò)，Stretch 公司目前既沒(méi)有披露密度，也沒(méi)有披露可編程邏輯電路的數(shù)量。它也沒(méi)有公布內(nèi)核對(duì) FPGA 的面積之比。
代碼是以 C/C++ 編寫的應(yīng)用程序開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)一個(gè)相當(dāng)常規(guī)的剖析運(yùn)作來(lái)識(shí)別各個(gè)計(jì)算密集型回路。在識(shí)別了這些部分之后，編譯器把嵌在它們內(nèi)部的代碼轉(zhuǎn)換為針對(duì) ISEF 邏輯的配置代碼，這樣，就程序的其它部分而言，代碼已被壓縮成單個(gè)指令。
SS架構(gòu)的創(chuàng)意在于在Xtensa可配置處理器的數(shù)據(jù)路徑內(nèi)部加入一個(gè)類FPGA的ISEF，完成針對(duì)不同應(yīng)用的可配置性設(shè)計(jì)。
它通過(guò)三條通往寄存器堆的 128 比特寬的路徑來(lái)處理 ISEF，該寄存器堆緊密集成至內(nèi)核，并可被配置來(lái)提供很寬的并行數(shù)據(jù)路徑。因此，所有數(shù)據(jù)很接近執(zhí)行單元，它在定時(shí)和功率方面的效率都很高。該公司把壓縮關(guān)鍵代碼和創(chuàng)建一項(xiàng)配置的過(guò)程描述為自動(dòng)進(jìn)行的，不過(guò)你并不參與對(duì)配置做優(yōu)化的過(guò)程。如何知道自己擁有了最優(yōu)的解決方案？Banta 表示，當(dāng)你實(shí)現(xiàn)了對(duì) ISEF 的一次設(shè)置，它只“接觸”數(shù)據(jù)一次——取得數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)做運(yùn)算，返回結(jié)果——這時(shí)，你就知道自己已經(jīng)完成了這個(gè)過(guò)程。
你可以在引導(dǎo)時(shí)利用你需要的所有運(yùn)算符一次性配置 ISEF，從而使它具有多個(gè)運(yùn)算符的寬度和深度?；蛘撸憧梢杂盟璧倪\(yùn)算符快速地加載它。你可以執(zhí)行這些任務(wù)，或利用某種高速緩存型機(jī)制。Banta 聲稱，該裝置的總效率非常高，這樣在多數(shù)情況下，偶然的“高速緩存缺失”（導(dǎo)致運(yùn)算符被加載）將不再是問(wèn)題。據(jù)稱，編譯幾分鐘就可以“填滿” ISEF。Stretch 公司聲稱，加載一項(xiàng)新的 ISEF 配置只需大約 100 微秒。
Stretch 公司已經(jīng)出示了關(guān)于 Telemark 套件的 EE-MBC（EDN 嵌入式微處理器基準(zhǔn)聯(lián)盟）結(jié)果，它們表明，優(yōu)化過(guò)程（對(duì)硬件編碼）使性能提高200 多倍。Banta 表示，更重要的是，對(duì)于相同的應(yīng)用代碼而言，運(yùn)行于 300MHz 的這種處理器在性能上超過(guò)了運(yùn)行頻率高達(dá) 720MHz 的“純”DSP。200 多倍的性能改善是針對(duì) EEMBC 代碼的，不過(guò)任何計(jì)算密集型代碼集都應(yīng)該會(huì)達(dá)到類似的性能改善。
Banta 列舉了人們也許能夠應(yīng)用其概念的三種情況：當(dāng)人們必須使用多個(gè)處理器時(shí)；當(dāng)人們必須使用標(biāo)準(zhǔn)處理器，并通過(guò)高性能的耦合 FPGA 來(lái)卸載對(duì)關(guān)鍵功能的處理時(shí)；或當(dāng)人們必須構(gòu)建復(fù)雜的 ASIC 時(shí)。
各種 S5 部件在 I/O 能力方面有所不同，這取決于市場(chǎng)和價(jià)格范圍，從針對(duì)典型消費(fèi)應(yīng)用的 35 美元（25,000 件）到針對(duì)電信、聯(lián)網(wǎng)、軍事以及安全應(yīng)用的大約 100 美元（10,000 件）。功率將為 1 至 3W，因此 Banta 并不推薦這種處理器用于“袖珍產(chǎn)品”。他指出，公司要“把精力集中于速度和性能”。
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