集成ARM硬核 Altera嵌入式计划能否二度开花

    一年前Altera宣布获得了MIPS架构授权，随后其竞争对手Xilinx宣布与ARM合作。就在业界默认两家公司将分别成为MIPS及ARM在FPGA领域的“代表”后，Altera于近日公布了其最新的嵌入式计划，打破了业界的猜测：Altera的嵌入式合作伙伴中包括了ARM、MIPS以及Intel，涵盖了所有主流的CPU架构商，从规模来看，已远超Xilinx。

    这是十年来，Altera第二次宣布嵌入式计划，2000年时，其推出了嵌入处理器Excalibur系列，包括其自主NIOS软核以及集成ARM922T和MIPS32 4Kc两款产品，但很遗憾该计划的三款内核中，只有NIOS软核系列有后续开发，其他两款产品陆续退出市场。Altera的超前意识尽管未能改变嵌入式格局，但证明了FPGA在嵌入式领域大有前景，至今恰逢嵌入式市场热火朝天，再加上三年前试探性的推出过ARM Cortex-M1软核，现在全盘推出该计划更会得心应手。

    那么Altera缘何十年后再次高调启动嵌入式计划？Altera公司产品及企业市场副总裁Vince Hu给出了答案。

是时候启动计划了！

    “我们做出的市场计划并不是针对竞争对手，而是因为嵌入式产业的发展。”Altera公司产品及企业市场副总裁Vince Hu如是说。其透露在上半年即与ARM签署了协议，授权包括目前最新的Cortex-A9在内的多种技术。

    Altera公司产品及企业市场副总裁Vince Hu

    尽管摩尔定律已成为半导体界的定律，但由于功耗限制，主频已无法快速提高，因此在五年前，业界已然朝并行化处理方向演进，包括多核处理系统及硬件协处理加速器成为了市场热点。而FPGA的灵活性使其具有协处理器得天独厚的优势，可以很方便的修改硬加速用途。

    实际上，目前在嵌入式领域，FPGA已然成为了不可或缺的一部分，根据EETIMES的调查，目前42%的嵌入式系统中集成了FPGA，Altera的调查同样有超过30%的客户在嵌入式设计中使用了NIOS软核。“用户可以通过更高级的集成与整合来获得系统成本上的消减。”

    早在2008年，IBM发布企业级服务器System Z10时，也已经在其中搭配了FPGA。在《IBM System z10 Open Systems Adapter Ethernet data router》一文中，作者指出“在系统开发后期，提供FPGA辅助芯片非常有利于增加新固件，增强写在功能。我们希望这一基于硬件的新解决方案能够成为未来设计的基础。”

    就在几周前英特尔刚刚发布了E600可配置处理器，此款芯片在一片封装中含有Atom E600及Altera FPGA，对于希望采用专用I/O或硬件加速的用户而言，进一步提高了灵活性，并使开发业者迅速回应市场要求的变化，以区分差异化设计。

    不少CPU商都做好了欢迎姿态，希望FPGA进入嵌入式市场，与其共同开拓，Altera的嵌入式计划就变得顺水推舟了。

再度联手ARM 提供业界最全核

    现在来看，十年前的计划失败也很正常：毕竟厂商更愿意采用软件加速而不是价格高昂的硬件加速，何况集成的CPU核性能也无法满足需求，工艺亦无法满足需求。尽管计划未能成功，但因祸得福，Altera至少收获了三方面：得到了迄今仍被认为是最好的FPGA软核NIOS；与ARM和MIPS建立了极佳的合作关系；进入了嵌入式处理领域，也有了之后的SOPC。

    Vince说：“现在与十年前有很多不同，随着FPGA渗透入更多的嵌入式设计中，FPGA硬件加速概念已经被广泛使用，因此我们在充分准备后，才在这个时间点宣布合作事宜。”

    ARM处理器部门市场副总裁Eric Schorn说：“ARM认识到FPGA业界的重要性，非常希望与合作伙伴一起协作，以满足嵌入式设计人员对灵活性的需求。ARM在低功耗、高性能处理器IP上的领先优势与Altera的专业FPGA技术相结合，使我们能够采用公共软件流程来进一步提高灵活性，帮助软件开发人员和硬件设计人员加速各种应用的开发。”

    Intel嵌入式通信组副总裁兼总经理Doug Davis说：“灵活性是嵌入式设计人员的关键，而FPGA技术提供了更多的选择。Intel最近发布了集成Altera FPGA与基于Intel Atom处理器的多芯片封装产品，继续为嵌入式开发人员提供灵活的智能解决方案。”

    2011年，基于ARM处理器的FPGA以及MP32软核处理器均会发布，届时Altera将会拥有Nios、MIPS MP32、ARM Cortex-M1、Freescale Coldfire四款软核以及ARM Cortex-A9硬核，还包括与英特尔合作的可配置处理器，基本可以满足嵌入式领域的任何需求。Vince表示几款不同的处理器之间是互补的关系，不存在任何竞争，而且通过嵌入式计划可以分别引进不同的生态系统，在利用现有资源的同时构建更复杂庞大的生态系统。

Qsys推出 将全面替代SOPC Builder

    开发软件也成为了Altera的嵌入式计划中的一部分，采用业界首创的FPGA优化芯片网络技术，Qsys能够提供存储器映射和数据通路互联，较SOPC Builder性能提升两倍，同时支持业界标准IP接口。Qsys的界面与SOPC相同，并支持与现有嵌入式系统移植的向后兼容。而且这一高级互联技术将支持分层设计，渐进式编译及部分重新配置方法。可以看出，Qsys的推出，完全是为不同处理器架构而设计的系统级开发工具，对于其嵌入式计划有着重要作用。

    据介绍，今后几个QuartusII版本中，将会同时支持Qsys和SOPC Builder，最终将取代SOPC Builder。

未来的猜想

    在内核的选择上Altera与Xilinx走了两条不同道路，Xilinx放弃了耕耘已久PowerPC硬核而统一为ARM硬核及MicroBlaze软核，Altera则是多点开花，支持所有主流架构。

    Xilinx看好ARM无可厚非，毕竟现在ARM已然被认为是Intel的最强有力竞争对手之一，与ARM的合作可极大地拓展Xilinx产品应用范围。然而一直以来，FPGA厂商所强调的最主要特点是灵活性，绑定ARM内核的话，对于用户来说可选择性稍差，纵然ARM生态系统要远庞大于曾经的PowerPC，但ARM并不是万能的。

    Altera则是另外一种情况，多点开花的方式看似更适合用户的选择，并且会牵制各家厂商，但支持力度或许会成为瓶颈，同时如何保证与各个供应商之间保持良好且深入的合作开发关系，亦成为Altera嵌入式计划的一大考验。

    “我们提供了业界最全的选择，客户利用已有的代码设计时的过渡会很顺利，其次强大的Qsys系统设计工具会简化工作量，这是公司在嵌入式处理器市场上的两大不同。”Vince指出。