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Xilinx 16nm UltraScale+器件实现2至5倍的性能功耗比优势 免费猫

发布时间:2020-02-17 13:18:31 阅读: 来源:防火管厂家

Xilinx 16nm UltraScale+器件实现2至5倍的性能功耗比优势 - FPGA/CPLD - 电子工程网

应用处理器 实时处理器 32位双核64位四核 图形处理器处理系统电源管理ARM Mali-400MP电源门控和电源分区UltraScale FPGA逻辑应用处理 实时处理保密性UltraARM、PCle Gen4、100GEthernet、AMS图形处理 电源管理信息安全保障、可信赖防纂改、 Trustzone、密钥与库管理 Video CODEC储存器 安全性与保密性安全性与可靠性8Kx4K (15fps)系统隔离4Kx2K (60fps)减少出差率、锁步 一般和高速连接 可编程逻辑 图5 – 16nm Zynq UltraScale+ MPSoC采用了一组丰富的处理引擎,设计团队能够为各项任务量身定制处理引擎,从而实现无与伦比的系统性能,进而显著提升其系统价值。

当然,初始28nm Zynq SoC的最大增值是在单个器件中完美集成了ARM处理系统和可编程逻辑。 Zynq SoC的处理系统(PS)和可编程逻辑(PL)模块通过超过3000多个互联(峰值带宽运行速率约为84 Gbps)连接在一起。PS和PL之间的紧密相连所提供的吞吐量和性能不是一个包含FPGA和独立ASSP的双芯片系统架构能简简单单实现的。

目前借助16nm UltraScale+ MPSoC,赛灵思显著提高了处理系统和可编程逻辑之间的性能,为器件提供了超过6,000次互联(峰值带宽运行速率为500Gbps)。赛灵思公司全可编程SoC产品市场营销与管理总监Barrie Mullins指出:“这使得Zynq UltraScale+ MPSoC处理系统与逻辑系统之间的连接速率比采用28nm Zynq SoC可能实现的连接速率快6倍。而且双芯片(ASSP +FPGA)架构的系统性能远远落后于此。”

Mullins说Zynq UltraScale+ MPSoC的核心是64位四核ARM Cortex-A53处理器,其可提供2倍于 28nm Zynq SoC的双核Cortex-A9处理系统的性能。应用处理系统具有硬件虚拟化和非对称处理功能,可全面支持ARM的TrustZone 套件的安全特性。

赛灵思还为Zynq UltraScale+ MPSoC提供了一个双核ARM Cortex-R5实时处理子系统,可帮助用户向其系统添加确定性操作。实时处理器可确保为需要最高级别吞吐量、安全性和可靠性的应用提供即时系统响应。

为进一步提升处理性能,Zynq UltraScale+ MPSoC还内置了一系列的专用图形引擎。ARM Mali-400MP专用图形加速内核可帮助主CPU分担图形密集型任务。为协助GPU,赛灵思向用于视频压缩/解压缩(支持8Kx4K (15fps)和4Kx2K (60fps)的H.265视频标准)的可编程逻辑块添加了一个硬化的视频编解码器内核。DisplayPort源内核可帮助用户加速视频数据分组,同时还避免其系统使用外部DisplayPort TX发送器芯片。

Zynq UltraScale+ MPSoC还具有一系列片上存储器增强功能。该产品系列中的最大型器件,其可编程逻辑中除Block RAM外,还包含UltraRAM。同时Zynq UltraScale+ MPSoC的处理内核共享L1和L2高速缓存。

Zynq UltraScale+ MPSoC还采用具备ECC功能的位数更宽的72位DDR接口内核(64位+ECC的8位)。该接口能提供用于DDR4的2,400Mbps速率,可支持32GB容量的更大内存深度DRAM。

Zynq UltraScale+ MPSoC上的专用安全单元可提供军事级安全性,诸如安全启动、密钥与库管理,以及防纂改功能等——这些都是设备间通信以及互联控制应用的标准需求。此外,Zynq UltraScale+ MPSoC的可编程逻辑系统还采用了针对150G Interlaken、100G Ethernet MAC和PCIe Gen4的集成连接功能块。板载模拟混合信号(AMS) 内核有助于设计团队利用系统监控器(System Monitor)测试其系统。

借助所有这些功能,不是任何应用都会用到MPSoC中的每个引擎。因此,赛灵思为Zynq UltraScale+ MPSoC提供了一个极其灵活的专用电源管理单元(PMU)。该内核使用户能够控制电源域和分区(粗/细精度),仅为系统正使用的处理单元供电。而且,设计团队能够对该内核进行编程,以实现动态操作,从而确保系统仅运行执行给定任务所需的功能,进而降低功耗。PMU还可实现众多安全性和可靠性,比如信号和误差的检测与缓解、安全状态模式,以及系统隔离与保护。

Myron表示,归功于上述探讨的16nm新增的所有这些处理功能,采用Zynq Ultra-Scale+ MPSoC构建的设计相比采用28nm Zynq SoC实现的设计,性能功耗比优势平均提升5倍。

16nm ZYNQ ULTRASCALE MPSOC测试标准

为了说明Zynq UltraScale+ MPSoC的性能功耗比优势,让我们来看一下该器件服务的众多应用中的3个应用的标准测试结果,不同颜色用于演示处理引擎的多样性(如图6所示)。

为创建一个运行全1080p视频的视频会议系统,设计人员采用一个带有独立H.264 ASSP的Zynq SoC。利用Zynq UltraScale+ MPSoC的优势,设计人员现在能够在单个Zynq UltraScale+ MPSoC中实现4Kx2K UHD系统,而且在相同功耗预算条件下,该系统相比双芯片系统而言,性能功耗比提高了5倍。

赛灵思公司高级SoC产品线经理Sumit Shah表示:“在需求使用Zynq SoC和两个ASSP的公共安全无线电应用中,现在您只需使用一个Zynq UltraScale+ MPSoC就可实现整个设计,而且相对此前的配置,系统功耗降低了47%,性能提升了2.5倍,从而实现了4.8倍的性能功耗比优势。”

Shah说,同样的,此前实现在两个28nm Zynq SoC上的汽车多摄像头驾驶员辅助系统,现在可以缩小到一个Zynq UltraScale+ MPSoC上。单芯片系统比双芯片设计的性能提升2.5倍,功耗降低50%。相对此前实现方案而言,这可将性能功耗比净提升5倍。

针对所有UltraScale Plus产品系列的早期客户参与计划正在如火如荼进行。首个流片和设计工具的早期试用版本预计将于2015年第二季度推出。公司有望在2015年第四季度开始向客户出货UltraScale+器件。

如需了解有关16nm UltraScale系列性能功耗比优势的更多信息,敬请访:china.xilinx.com/ultrascale。如需进一步了解有关Zynq UltraScale+ MPSoC的信息,敬请访问:china.xilinx.com/products/technology/ultrascale-mpsoc.html。

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