Xilinx推嵌入式CPU引起轩然大波

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    *Xilinx推嵌入式CPU引起轩然大波

 “有些词语可能需要重新适应了，比如“嵌入式”，MPU也许要代替通用CPU成为桌上电脑市场主角，过去那种“低端”的认知要改一改了！Intel挑战不 小呀，不光是一群小弟，一群小小弟都开始争食吃了。”这是在笔者微博上一个名为胡方禹的业内专家的发言。前晚，当我将“三月一日，FPGA行业发生了一件 大事，Xilinx正式宣布其新的产品系列Zynq，内置双核的ARM Cortex-A9，而传统优势的FPGA只是围绕A9，这实际上标志着FPGA厂商进入了嵌入式处理器市场，向老牌厂商TI、英特尔、飞思卡尔、 NXP、博通、甚至高通等一众列强发起了猛烈挑战。”的评论放在微博后，立即引起轩然大波，业内专家纷纷发表评论，可以说，Xilinx此番推出完全以 Cortext A9处理器为中心的嵌入式CPU后，彻底搅乱了嵌入式市场，从我的微博评论来看，基本上获得了业内专家与广大工程师的认可。

一家软件设计公司的负责人名为山寨玩家_张雷的网友评论：“这是一个伟大的进步，会让很多优秀的设计都成为可能。我认为，这是一个以A9为智能核心头脑的 变形金刚！芯片形态将是万能的！”网友alex_qj则认为：“发展到目前的阶段，一些曾经性能受限的处理器也逐渐有了更广阔的空间，对传统大厂是不小的 挑战啊！”而一个产品设计工程师如此评价：“不错，我们很多应用都需要这样的平台。”另一个更专业的名为spart的网友更是指出了Zynq未来要努力的 方向：“要是该FPGA功耗和成本能达到嵌入式系统要求，移动芯片设计商基本可以不用到晶圆厂tapeout了，并大大加快产品量产时间，产品差异化和竞 争力就体现在外围RTL和SW的配合了。”

另一家看来是提供外围IP模块的厂商更是欢欣鼓舞，名为八点五五的说道：“如果memory总线频率能提上来，对FPGA验证还是有用的。VSP、ISP、通信模块等等硬件加速器纷纷发来贺电。”

可以说，由于Zynq的全新加入，嵌入式CPU市场被完全搅乱了。大家对于FPGA厂商突破围笼进入新的领域表示了期待与欢迎。不过，功耗、成本、速度、 业务模式则成为大家对于这一新生事物的最为关心的话题。“技术上可以说是有了挑战，但是价格上是不是能够有一拼呢？毕竟FPGA的结构决定了它不是最为精 简的设计，是有很多冗余的。”这是一名为拔火罐的网友的担忧。同样，名为章鱼树熊的网友表示：“以前Altera也集成了ARM，Xilinx也集成了 powerpc，如果价钱能做到跟市面的ARM处理器差不多，应用前景很不错。”除了价格和功耗外，网友对于新的Zynq的速度也表示了担忧：“速度能到 多快？现在fpga上面a5／arm9等大概只能跑到50mhz左右。这款fpga能跑的更快吗？”spart在微博评论中表述。

Zynq主要实现了四大突破

下面，我采访了赛灵思公司全球市场营销及业务开发高级副总裁Vin Ratford，为大家解开这些问题。同时笔者认为，Zynq主要实现了四大突破，也与大家分享一下。

首先要解释一下Zynq平台与之前所有的FPGA产品完全不同，并不像一些网友提到的之前在FPGA中加入ARM7、ARM9或者Power PC的架构，这里Vin Ratford澄清了几个易混淆的概念。“Zynq是一个以处理器为中心的解决方案，是我们一种全新类型的产品。”Vin Ratford指出，“所以这个产品的定位将来一定是会与SoC厂商竞争。”他接着解释，与传统的CPU+FPGA的双芯片架构也不一样，这种将CPU与 FPGA集成到一个芯片内的架构将具有更高的性能与更低的功耗。Zynq-700系列集Cortex-A9 MPCore和28nm可编程逻辑为一体，每款器件均为基于处理器的系统，能够在通过可访问的可编程逻辑重设时即可启动操作系统。这些新型器件使系统架构 师和嵌入式软件开发人员能够通过串行(使用ARM处理器)和并行(使用可编程逻辑)处理相结合的方式，满足各种日趋复杂的高性能应用需求，同时可以利用其 高度集成的优势大大降低成本和功耗，并缩小产品尺寸。

Vin Ratford：Zynq是以处理器为中心的解决方案，不是FPGA。

基于与Vin Ratford的讨论，笔者总结出Zynq的四大突破或特点：

一是成本和功耗上的优势：虽然Zynq中集成了完整的带有NEON及双精度浮点引擎的双核ARM Cortex-A9 MPCore处理系统，但是为了控制功耗，Xilinx选择了将单核的工作频率定在800Mhz的水平。“因为我们有外围的基于FPGA的DSP来配合， 所以在这个主频上已可实现非常高的性能。”Vin Ratford解释。此次推出了Zynq-7000的四个系列产品(Zynq-7010，7020，7030，7040)，全部选择了800Mhz的主 频，配合单/双精度浮点运算，可实现比市场上传统的A9处理器更高的性能。同时功耗和价格也具有极强的竞争力。比如最低款的Zynq-7010，功耗仅为 2W，价格约为15美元。除了有双核的A9外，外围还有30K的LC，峰值DSP可达50GMACS，“该系统通过硬连线完成了包括L1，L2缓存、存储 器控制器以及常用外设在内的全面集成。不仅能在开机时启动并运行各种独立于可编程逻辑的操作系统(OS)，而且还可根据需要配置可编程逻辑。利用这种方 法，软件编程模式与全功能的标准ARM处理器SoC毫无二致。”Vin Ratford表示。在这样的性能下，2W的功耗与约15美元的价格的确可以扰乱目前的嵌入式CPU市场了。

第二个特色则是它与传统的嵌入式CPU相比，具有强大的并行处理能力。“应用开发人员利用可编程逻辑强大的并行处理能力，不仅可以解决多种不同信号处理应 用中的大量数据处理问题，而且还能通过实施更多外设来扩展处理系统的特性。”Ratford说道。在多任务越来越流行的今天，并行处理能力对于工程师来说 是多么的重要。

第三个特色是通过引入最新的高速AXI-4总线，可轻松实现外设的扩展与高速互访。“系统和可编程逻辑之间的高带宽AMBA-AXI互联能以极低的功耗支 持千兆位级数据传输，从而解决了控制、数据、I/O和存储器之间的常见性能瓶颈问题。”Ratford解释。AXI-4总线是专门为FPGA优化的AXI 总线，具有更低的延时。这一架构也让提供外设的各厂商看到了机会，难怪上面的网友八点五五会在评论中称“VSP、ISP、通信模块等等硬件加速器纷纷发来 贺电。”

第四点，也是最重要的一点，Zynq将在应用上实现多种创新。虽然目前Zynq-7000系列定位的应用是汽车驾驶员辅助、智能视频监控、工业自动化、航 空航天与军用、广播以及新一代无线等应用，但是未来它有可能支持Android或其它开放OS，从而进入手持与桌面消费电子产品。事实上，美国的 iVeia公司已基于该产品设计出针对国防应用的高端平板电脑，也有厂商在拿它做高端的电子书。从高端进入中低端只是迟早的事，Xilinx早已做好打 算。因为重要的是，Zynq-7000所能实现的强大串行与并行能力、无需NRE费用的成本优势将会带来无限创新的动力。

正如Vin Ratford指出：“我们的Zynq-7000系列为设计人员提供了一个综合平台，可以帮助他们推出自己定制的标准产品，处理系统与可编程逻辑的紧密集 成不仅能有效降低系统材料清单成本、功耗与尺寸，而且还能作为‘创新引擎’，推动创新应用的发展，将传统FPGA技术市场向嵌入式系统领域大幅扩展。”

最后，笔者也要对Xilinx进入全新领域提出一个担忧，这就是Xilinx在推出全新产品的时候，面临的最重大挑战是业务模式的挑战：SOC业越来越趋 向于提供Turn key服务，而FPGA业历来是给客户更多的灵活性，更多的设计放在客户侧。虽然Xilinx在两年前提出了“目标设计平台”的概念，但是这与SoC业所 提供的TK还是有较大的差别，要适应TK模式，整个公司的服务观点、人员结构、和技术支持都需要发生很大的变化，面对的客户群体也要发生很大变化，这些 Xilinx还要慢慢改变、在实践中改变与适应。