Altera ha annunciato le caratteristiche della propria famiglia di SoC FPGA basati su ARM che abbinano in un unico chip, la struttura degli FPGA della serie Cyclone® V e Arria® V da 28 nm, un processore dual-core ARM® Cortex™-A9 MPcore™, controllori di memoria con protezione ECC (error correcting code), circuiti periferici e interconnessioni a elevata ampiezza di banda. Questi SoC FPGA possono sfruttare il vasto ecosistema di ARM che contempla tool di sviluppo software, debugger, sistemi operativi, middleware e applicazioni. Gli utenti possono utilizzare il flusso di sviluppo SoC FPGA di Altera per generare in tempi brevi sistemi personalizzati basati su ARM che, a fronte di sensibili riduzioni in termini di dimensioni della scheda, consumi e costi, assicurano prestazioni particolarmente spinte. Sistemi di questo tipo trovano applicazioni in una pluralità di settori: automobilistico, industriale, della video sorveglianza, delle infrastrutture wireless, dei sistemi di elaborazione e di memorizzazione e molti altri ancora.

I SoC FPGA basati sulla tecnologia di processo da 28 nm – ha detto Jim Nicholas, vice president marketing della divisione processori di ARM – rappresentano un sviluppo decisamente interessante nel campo dei sistemi embedded in termini sia di prestazioni sia di aumento delle loro potenzialità. Essi consentono, infatti, ai progettisti di sistemi embedded di ridurre il time to market e i costi, aumentare l’efficienza energetica sfruttare appieno tutte le potenzialità dell’ecosistema software di ARM”.

I SoC FPGA Cyclone V e Arria V di Altera integrano un blocco processore formato da un processore dual-core ARM Cortex-A9 MPCore operante a 800 MHz, un engine di elaborazione multimediale NEON, unità in virgola mobile a singola/doppia precisione, cache di livello primo e secondo livello (L1 e L2), controllori di memoria con protezione ECC, memoria transitoria (scratch pad) sempre con protezione ECC, oltre a una vasta gamma delle più comuni periferiche. Questo blocco processore garantisce prestazioni di picco pari a 4.000 DMIPS con consumi inferiori a 1,8W. Il blocco processore e la struttura dell’FPGA sono alimentati in modo indipendente e possono essere configurati e avviati in qualsiasi ordine. Una volta in funzione, la porzione relativa all’FPGA può essere disalimentata in modo da garantire un risparmio energetico a livello del sistema complessivo.

Il sistema processore ARM Cortex-A9 MPCore e l’FPGA sono interconnessi mediante percorsi dati contraddistinti da elevato throughput, capaci di fornire un’ampiezza di banda di picco superiore a 125 Gbps con coerenza dei dati integrata. Prestazioni di questo tipo non sono conseguibili in soluzioni composte da due chip. Un SoC FPGA integrato su chip singolo permette ai progettisti di schede di eliminare i percorsi di I/O esterni tra un processore e un FPGA, che si traduce in sensibili risparmi in termini di consumi del sistema.

La famiglia di SoC FPGA di Altera
La famiglia di SoC FPGA di Altera è realizzata a partire dalla propria gamma di prodotti in tecnologia da 28 nm che sono stati ottimizzati per soddisfare al meglio le specifiche degli utilizzatori per quanto riguarda prestazioni e costi grazie alle innovazioni apportate in aree quali tecnologia di processo, transceiver, risorse di I/O e IP hard. L’introduzione dei SoC FPGA Cyclone V e Arria V permettono di estendere le potenzialità applicative di questo portafoglio al settore dell’elaborazione embedded.

I SoC FPGA Cyclone V e Arria V sono realizzati mediante un processo a 28 nm a basso consumo (28LP – low power). Queste famiglie dispongono di transceiver integrati che operano a una velocità massima di 5 Gbps e 10 Gbps rispettivamente. Nella struttura dell’FPGA sono presenti blocchi DSP a precisione variabile e fino a tre controllori di memoria con protezione ECC. I SoC FPGA Cyclone V sono contraddistinti da una densità massima di 110K elementi logici (LE) e assicurano consumi e costi estremamente ridotti, a fronte di prestazioni che ne fanno i dispositivi ideali per differenziare prodotti destinati ad applicazioni dove sono previsti volumi elevati quali drive industriali on-chip della prossima generazione, apparati di video sorveglianza e dispositivi per l’assistenza ai guidatori.

Contraddistinti da un mix ottimale tra costi e prestazioni, i SoC Arria V garantiscono i consumi più bassi nelle applicazioni di fascia media. Disponibili con densità fino a 460K LE, si propongono come i dispositivi più idonei per soddisfare i requisiti più spinti, in termini di prestazioni, di apparati quali RRH (remote radio head), stazioni base LTE e stampanti multifunzione.

Ambiente di sviluppo dei SoC FPGA

I nuovi SoC FPGA di Altera consentono ai progettisti sia hardware sia software di ottimizzare la loro produttività mediante l’uso di flussi di sviluppo e di tool comuni che supportano sia il processore Cortex-A9 MPCore sia l’FPGA. I progettisti possono creare periferiche personalizzate e acceleratori hardware mediante il software Quartus® II di Altera e procedere alla loro integrazione con il blocco processore mediante l’apposito tool di integrazione Qsys di Altera. Questo ultimo permette di accelerare il processo di design generando in maniera automatica la logica di interconnessione necessaria per collegare le funzioni IP (intellectual property) e i sottosistemi. Qsys genera in maniera automatica un’interconnessione NoC (network-on-a-chip) ottimizzata per l’FPGA in modo da garantire elevate prestazioni, ottimizzare il riutilizzo del progetto e accelerare la fase di verifica. Qsys supporta le più diffuse interfacce standard tra cui Avalon® Memory-Mapped, Avalon Streaming e AMBA® AXITM di ARM, in modo che gli utenti possano sfruttare e riutilizzare core IP con interfacce multiple in un unico progetto. Poiché i SoC FPGA sono basati sul processore ARM Cortex-A9 MPCore standard, risultano perfettamente compatibili con l’ecosistema software ARM esistente. Lo sviluppo software per i sistemi basati su SoC FPGA può essere avviato immediatamente sul Virtual Target per SoC FPGA di Altera. (Per ulteriori informazioni si faccia riferimento al comunicato stampa: “Introdotto da Altera il primo target virtuale per lo sviluppo software su SoC FPGA”).

Grazie all’integrazione di sistemi di elaborazione a elevate prestazioni, struttura FPGA a 28 nm a basso consumo, flusso di sviluppo hardware/software e una piattaforma di sviluppo per il target virtuale – ha sostenuto Vince Hu, vice president del marketing corporate e di prodotto di Altera – abbiamo fissato un nuovo punto di riferimento per la tecnologia SoC. Come per tutte le altre soluzioni che rientrano nella nostra “embedded initiative”, anche i nuovi SoC FPGA permettono ai progettisti di sistemi embedded di migliorare sensibilmente le prestazioni delle loro soluzioni a fronte di riduzioni sostanziali di costi, consumi e dimensioni della scheda”.

Prezzi e disponibilità

Tutti coloro che si occupano dello sviluppo di software embedded possono iniziare immediatamente la scrittura del software applicativo specifico del dispositivo utilizzando piattaforma virtuale per SoC FPGA, già disponibile per l’acquisto. Il silicio vero e proprio sarà disponibile nel secondo semestre 2012, corredato da progetti di riferimento e schede di sviluppo. Il prezzo di partenza sarà inferiore a 15 dollari (per alti volumi).
Per ulteriori informazioni sui SoC FPGA di Altera è possibile visitare il sito all’indirizzo:
www.altera.com/socfpga