2014NAB大会花絮：“低端"FPGA的演变——从原始Spartan到Artix- 7 FPGA

贸易展总是会展出较为精彩的产品，正如我们参观2014NAB大会收获得那样。在琳琅满目的8K和4K影院、广播演播室摄像机、$ 20K变焦镜头、4K视频显示、高级编辑和色彩分级设备、视频广播传输产品的产品海洋当中，我偶然发现了 QPL 电子制造服务展位。QPL即Quality Production制作有限公司，位于俄勒冈州希尔斯伯勒。该公司专业从事交钥匙生产；提供项目管理、供应链管理、制造和工程服务；并与客户紧密合作生产中低量PCB。在QPL展位展出数款同类客户端板。吸引我的关注并令我驻足与QPL业务开发副总裁Paul Forker攀谈的是这些板上安装了Xilinx FPGA。所展出板当中的两块（显然属于前期版本）运行的是Virtex -4 FPGA。
真正吸引我眼球的是第三块板安装了9(!) 个低端Spartan FPGA。
一个大型Spartan FPGA安装在8个略小Spartan器件阵列和板的唯一的I / O接口——标准PCIe端口之间。很明显，大型Spartan FPGA控制其他8个互连Spartan FPGA。连接Spartan FPGA 9芯片阵列的PLX Technology （美商捷桥科技）PEX8311 PCIe x1桥接芯片与板的PCIe端口连接。
这个设备配置表明，这款主板并没有按照黏接逻辑使用Spartan FPGA。只有一个方法可用PCIe连接器输入输出板数据，显然是计算加速板。作为一名系统设计师，我不需要看原理图或数据表，甚至也不需要知道设计师是谁就可以分析这块板。
这块板所用的SpartanFPGA系列在1998年推出，并使用0.5 μm和0.35μm (500nm和350nm)工艺技术制造。（参见文章Xcell 期刊27第6页开始的“到2000年不足两美元”）。Spartan FPGA基于Xilinx XC4000架构的升级版，其历史可以追溯到1990年。推出Spartan FPGA系列造就低端FPGA产品的商业成功。
目前Xilinx低端产品有三个系列：Spartan-6 FPGAs, Artix-7 FPGAs，Zynq SoC 系列的三款小型产品—Z7010,Z7015, Z7020，基于Artix -7 FPGA架构集成ARM Cortex -A9 MPCore处理器和FPGA程序。我在2014NAB大会上看到的基于Spartan，由QPL制造的板使我发现了“低端”FPGA演变。原始Spartan系列当中的大型器件 XCS40集成1862个逻辑单元（基于 4-input LUT）和 25088位（不是兆位）分布式存储 。

带4-input LUT的原始Spartan可配置逻辑块
最小型Artix-7 FPGA——XC7A35T 基于赛灵思7系列FPGA架构，集成33,280个逻辑单元（使用6-input LUT ）和400Kbits分布式存储和1.8Mbits块存储 。也就是说如果我在2014NAB大会上所看到的板上所有9个Spartan FPGA是最大型SpartanXCS40器件（其实不是），那么28nm Artix - 7 FPGA XC7A35T可以替代板上所有9个Spartan器件，剩余容量还可以支持Artix -7器件内同样的第二块板。（假设在辅助软件Vivado设计套件中使用6-input LUT，高级拟合算法和布局布线算法设备的性能不高，将相当于两块板的基于Spartan逻辑加入最小型Zynq SoC 28K逻辑单元也很可行。）

经优化包含4个6-input LUT的 Xilinx 7 series SLICEM
另外， Artix-7 XC7A35T FPGA集成PCIe Gen2 x4接口嵌入式硬内核和必要的高速GTP SerDes 接收器，所以在板物料清单中也可以取消PLX PEX8311。
顺便说一下，原始Spartan器件是将硬化DSP元件加入FPGA 的前期产品。目前28nm Artix-7 XC7A35T FPGA 集成 90 DSP48E1 slices。各个DSP48E1 slice包含一个25x18位乘法器，一个48位累加器和一个25x18位预加法器，可用于开发计算密集型设计。
显然，“中低端FPGA ”的定义也在不断演变。
原文链接：
http://forums.xilinx.com/t5/Xcel ... on-of-low-end-FP...
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