인텔® FPGA 및 SoC FPGA

인텔® FPGA는 구성 가능한 다양한 임베디드 SRAM, 고속 트랜시버, 고속 I/O, 로직 블록 및 라우팅을 제공합니다. 뛰어난 소프트웨어 도구와 결합된 내장 IP(지적 재산)는 FPGA 개발 시간, 전력 및 비용을 줄여줍니다.

인텔® FPGA 및 SoC FPGA

FPGA 또는 Field Programmable Gate Array(현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이)는 주요 워크로드를 가속하기 위해 전기 기능을 맞춤화하는 반도체 통합 회로입니다.

SoC FPGA 장치는 프로세서와 FPGA 아키텍처를 단일 장치에 통합합니다.

프로세서의 고급 관리 기능과 엄격한 실시간 작업, 극한의 데이터 처리 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 인터페이스 기능을 단일 장치에 통합하면 훨씬 더 강력한 임베디드 컴퓨팅 플랫폼이 형성됩니다.

결과적으로 프로세서와 FPGA 간의 더 높은 통합, 더 낮은 전력, 더 작은 보드 크기 및 더 높은 대역폭 통신을 제공합니다. 또한 풍부한 주변 장치 세트, 온칩 메모리, FPGA 스타일 로직 어레이 및 고속 트랜시버도 포함합니다.

SoC FPGA의 프로세서는 '하드' 또는 '소프트'일 수 있습니다. 하드 프로세서는 직렬 트랜시버와 유사한 SoC FPGA의 고정 실리콘 로직으로 구현됩니다. 그러나 SoC FPGA에서는 프로세서가 사용자 정의 또는 응용 프로그램별 기능에 사용할 수 있는 프로그래밍 가능한 논리로 둘러싸여 있습니다. 하드 프로세서는 프로세서 아키텍처, 클럭 속도 및 프로세스 기술과 같은 요소에 따라 소프트 프로세서보다 더 높은 CPU 성능을 제공합니다. 이름에서 알 수 있듯이 하드 프로세서 기능 세트는 고정되며 일반적으로 특정 SoC FPGA의 변형으로만 제공됩니다. SoC FPGA 내의 하드 프로세서 수와 유형도 특정 SoC FPGA의 함수로 고정됩니다. Altera®는 인텔® Stratix® 10 SoC FPGA, 인텔® Arria® 10 SoC FPGA, Arria® V SoC FPGACyclone® V SoC FPGA 제품군의 하드 프로세서를 제공합니다.

Nios® II 프로세서와 같은 소프트 프로세서는 프로그래밍 가능한 로직으로 구현되며, 논리 요소, 승수, 메모리와 같은 온칩 리소스를 사용하여 거의 모든 FPGA 제품군에서 인스턴스화할 수 있습니다. 소프트 프로세서의 성능과 비용은 주로 프로세서가 인스턴스화되는 FPGA에 의존하지만 일반적으로 성능과 비용은 하드 프로세서보다 낮습니다. 단일 장치에서 인스턴스화할 수 있는 소프트 프로세서의 수는 장치의 리소스(즉, 논리 및 메모리)에 의해서만 제한됩니다. 예를 들어 고밀도 FPGA에는 수백 개의 소프트 프로세서가 포함될 수 있습니다. 마찬가지로 16비트 또는 32비트, 성능 최적화, 논리 영역 최적화 등 다양한 유형의 소프트 프로세서를 구현할 수 있습니다. 게이트 어레이 또는 셀 기반 설계로 이동할 때, 소프트 프로세서 설계를 하드 프로세서 구현으로 마이그레이션하도록 선택할 수 있습니다. 마찬가지로 SoC FPGA의 FPGA 부분에서 하나 이상의 소프트 프로세서를 사용할 수 있습니다.

임베디드 시스템에서 FPGA를 사용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

  • I/O 및 주변 장치 확장-LCD 또는 메모리 컨트롤러와 같이 현재 프로세서에서 누락된 주변 장치를 추가하거나 이더넷, GPIO(일반용 I/O) 또는 UART 포트를 추가하여 시스템의 I/O 채널 수를 늘립니다.
  • 코프로세싱-연산 집약적 알고리즘을 프로세서에서 실행되는 소프트웨어에서 FPGA의 하드웨어로 이동하여 시스템 성능을 높입니다. 신호 처리, 이미지 처리 및 패킷 처리 응용 프로그램은 소프트웨어가 아닌 하드웨어에서 실행되는 성능 향상을 수십 배 달성합니다.
  • 맞춤형 임베디드 컨트롤러-맞춤형 임베디드 컨트롤러에 포함할 프로세서, 주변기기, 인터페이스, DMA(직접 메모리 액세스) 채널 및 메모리를 결정합니다.
  • 멀티프로세서-여러 CPU에 작업을 분산하여 소프트웨어 개발을 가속화하고, 코드 안정성을 개선하고, 유지 관리성을 높입니다. 멀티프로세서 시스템을 단일 FPGA 내부의 맞춤형 시스템으로 설계하거나 외부 CPU 또는 디지털 신호 프로세서를 보강할 수 있습니다.

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