赛灵思携可扩展处理平台ZYNQ切入处理器及SoC市场

2011年03月06日21:14:28 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

赛灵思全球营销副总裁Vin Ratford 解读Zynq-7000 产品系列

全球可编程平台领导厂商赛灵思公司（Xilinx, Inc.）日前宣布，推出行业第一个可扩展处理平台 Zynq™ 系列，旨在为视频监视、汽车驾驶员辅助以及工厂自动化等高端嵌入式应用提供所需的处理与计算性能水平。赛灵思全球营销副总裁Vin Ratford 在北京的发布会上详细阐述了Zynq-7000 产品系列给业界带来的震撼。此举也表明赛灵思正在向可编程逻辑以外的市场进军，处理器及SoC厂商也许将受到更大的竞争压力。

Vin Ratford表示，这四款新型器件得到了工具和 IP 提供商生态系统的支持，将完整的 ARM® Cortex™-A9 MPCore 处理器片上系统 (SoC) 与 28nm 低功耗可编程逻辑紧密集成在一起，可以帮助系统架构师和嵌入式软件开发人员扩展、定制、优化系统，并实现系统级的差异化。
Zynq-7000 嵌入式处理平台系列的每款产品均采用带有NEON及双精度浮点引擎的双核 ARM Cortex-A9 MPCore 处理系统，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。该处理系统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SoC毫无二致。

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。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。

熟悉的编程环境
Zynq-7000 系列提供了一个开放式设计环境，便于可编程逻辑中双核Cortex-A9 MPCore和定制加速器的并行开发，从而加速了产品上市进程。软件开发人员可以充分利用基于 Eclipse 的Xilinx Platform Studio 软件开发套件 (SDK)、ARM 的 DS-5 和 ARM Real View Design Suite (RVDS)，或ARM 互联社区和赛灵思联盟计划生态系统的领先厂商（诸如 Lauterbach、Wind River、PetaLogix、MathWorks、MentorGraphics、Micrium 和 MontaVista 等）提供的编译器、调试器和应用。

此外，利用赛灵思屡获殊荣的 ISE® 设计套件的优势，Zynq-7000 系列的可编程结构经定制可以较大化系统级性能，满足特定应用的各种需求。该套件提供了包括开发工具、AMB4 AXI4 即插即用 IP 核和总线功能模型 (BFM) 等在内的完整硬件开发环境，有助于加速设计和验证工作。赛灵思通过收购高级综合技术领先公司AutoESL进一步提升了在工具方面的进程，提供C，C++ 以及系统C综合优化Zynq-7000器件架构。未来的版本也将促进Zynq-7000产品系列中处理器和可编程逻辑之间关键算法的无缝衔接。

随着时间的推移，ARM互联社区和赛灵思联盟计划生态系统的第三方厂商将进一步扩展上述解决方案，这是赛灵思目标设计平台的一部分，可提供包括 IP 核、参考设计、开发套件及其他资源等在内的高效统一的开发环境，从而满足特定应用和设计领域要求。

统一的可编程逻辑架构
Zynq-7000 系列的可编程逻辑完全基于赛灵思较新 7 系列 FPGA 架构来设计，可确保 28nm 系列器件的 IP 核、工具和性能 100% 兼容。较小型的 Zynq-7000、Zynq-7010和Zynq-7020 均基于专门针对低成本和低功耗优化的 Artix®-7 系列；较大型的 Zynq-7030 和 Zynq-7040 器件基于包括 4 至 12 个 10.3 Gbps 收发器通道，可支持高速片外连接的中端 Kintex®-7 系列。所有四款产品均采用基于 2 个 12 位 1Msps ADC（模数转换器）模块的新型模拟混合信号模块。（如需了解有关 7 系列 FPGA 的更多信息，敬请访问以下网址：http://www.xilinx.com/cn/7）

快速推广已经启动
自 2010 年 4 月以来，加入早期试用计划的客户也已开始评估 Zynq-7000 可扩展处理平台对面向需要多功能和实时响应终端市场应用系统的支持能力，而这正是传统处理解决方案所难以实现的。访问赛灵思在嵌入式大会的展台Hall 12/12-515可以获取更多关于Zynq-7000可扩展处理平台的信息以及用户开发设计。

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，包括从基于 Artix-7 FPGA系列的功能的极低成本、极低功耗解决方案到基于Kintex-7系列的更全面、以性能为导向的高端解决方案。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。”

客户可以通过加入早期试用计划尽快着手评估 Zynq-7000 系列。早期芯片器件预计将于 2011 年下半年推出，2012 年上半年将推出工程样片。设计人员可立即使用支持 ARM 的工具和开发套件来熟悉 Cortex-A9 MPCore 架构并开始代码移植工作。价格视器件订购数量和具体型号而定。根据量产的价格，Zynq-7000系列大批量定货将以低于15美金起价。
www.xilinx.com/cn

新闻背景一

Zynq-7000 可扩展处理平台新闻背景
关于较新可扩展处理平台您首先想问的或许就是‘Zynq’这个名称究竟是什么意思。这个词很容易让人联想到 zinc，也就是电池、日光屏、合金制品和药品中较常见的化学元素锌。锌与其他金属的合金可实现增强型功能，根据合金的不同对象表现为不同的色彩。锌较常见的用途就是电镀。

那么这个名称与电镀之间有什么联系？
在 2010 年 4 月硅谷举行的嵌入式系统大会上，赛灵思发布了可扩展处理平台的架构详情，这款基于无处不在的ARM® 处理器的 SoC可满足复杂嵌入式系统的高性能、低功耗和多核处理能力要求。赛灵思可扩展处理平台芯片硬件的核心本质就是将通用基础双 ARM Cortex™-A9 MPCore 处理器系统作为“主系统”，结合低功耗 28nm工艺技术，以实现高度的灵活性、强大的配置功能和高性能。由于该新型器件的可编程逻辑部分基于赛灵思 28nm 7 系列 FPGA，因此该系列产品的名称中添加了“7000”，以保持与7系列 FPGA 的一致性，同时也方便日后本系列新产品的命名。

除了芯片外，赛灵思 Zynq™-7000 系列还构成了较终平台产品的基础。赛灵思联盟计划生态系统和 ARM互联社区的成员提供的软件开发与硬件设计实现工具、广泛采用的操作系统、调试器、IP及其他元素的工具就好像“电镀”在一起一样，从而使可扩展处理平台成为了可能。

以处理器为中心的开发流程
Zynq-7000 可扩展处理平台采用熟悉的工具流程，使嵌入式软/硬件工程师能以类似于赛灵思 ISE® 设计套件和第三方工具提供的嵌入式设计方法，执行各自的开发、调试和实现工作。

软件应用工程师可使用与此前设计相同的 ARM 开发工具。赛灵思为嵌入式软件应用项目提供了软件开发套件(SDK)，一种基于 Eclipse 的工具套件。ARM Development Studio 5 (DS-5™) 和ARM RealView 开发套件 (RVDS™)等其他第三方开发环境也可使用。处理子系统可独立于可编程逻辑结构加电启动。

应用软件工程师可从一系列预配置处理器系统启动代码中进行选择，满足单处理器、非对称多处理器 (AMP) 或对称多处理器 (SMP) CPU 拓扑要求。这种预配置的启动代码作为实例启动代码，可就选定的拓扑采用适当的外设、驱动程序和API，满足特定评估板的要求。这就让软件工程师无需依靠任何硬件或固件工程师就能启动设计工作。

为了让软件应用跟上硬件设计的步伐，固件工程师可采用ISE 设计套件嵌入式版本的新功能：处理器配置工具 (PCT)。PCT 能以图形化形式帮助您配置处理子系统中的系统级寄存器和外设寄存器。配置后，配合启动代码使用的 PCT 输出配置文件可创建定制启动环境。随后即可用 SDK 编译和调试开发板支持包。

硬件设计流程类似于 ISE 设计套件中的嵌入式处理器设计流程，不过可扩展处理平台新增了一些步骤。处理子系统是一个带有众多通用外设的完整双处理器系统。硬件设计人员可在可编程逻辑中为处理子系统添加更多外设，从而提高处理能力。硬件开发工具 Xilinx Platform Studio 实现了大部分一般硬件开发步骤的自动化。PCT 还能用于帮助设计人员优化器件管脚。

1 个处理系统，4 款器件
Zynq-7000系列中的 4 款产品具有完全相同的 ARM 处理系统，但是可编程逻辑资源的可扩展性有所不同，因而适用于不同的应用。

Cortex-A9 多处理器内核(MPCore) 由2 个 CPU 组成。每个 CPU 都是一个 Cortex A9 处理器，带有专门的 NEON 协处理器（媒体和信号处理架构，增加了面向音频、视频、3D 图形、影像和语言处理的指令）和双精度浮点单元。Cortex-A9 处理器是一款带有 L1 高速缓存子系统的高性能低功耗 ARM 宏单元，提供了全面的虚拟存储器功能。该处理器采用 ARMv7架构，运行 32 位 ARM 指令、16 位和 32 位 Thumb 指令以及 Jazelle 状态 8位 Java™ 字节码。此外，处理系统包括Snoop Control Unit、L2 缓存控制器、片上 SRAM、定时器/计数器、DMA、系统控制寄存器、器件配置和 ARM CoreSight™ 系统。就调试而言，其包含了嵌入式跟踪缓冲器 (ETB)、指令跟踪宏单元 (ITM) 和 ARM 提供的Cross Trigger module (CTI)。除了上述之外，它还包含了赛灵思提供的AXI Monitor (AXIM) 和 Fabric Trace (FTM) 模块。

Zynq-7030 和 Zynq-7040 这两个较大的器件均具备高速低功耗的串行连接功能，其内置的千兆位级收发器运行速度高达 10.3125 Gbps。这两款产品分别提供相当约 190 万和 350 万个 ASIC 门（即 125,000和 235,000 个逻辑单元），DSP 峰值性能分别达 480 GMAC 和 912 GMAC。Zynq-7010 和 Zynq-7020 这两款较小的器件分别提供约 43 万和 130 万个 ASIC 门（即 30,000和85,000 个逻辑单元），DSP 峰值性能分别为 58 GMAC 和 158 GMAC。

每款器件包含一个通用模数转换器 (XADC) 接口，而该接口又包含 2 个 12 位 1 Msps ADC以及多个片上传感器和外部模拟输入通道。XADC比前代 Virtex® FPGA 的系统监控器具有增强型功能。两个 12 位 ADC 支持的采样率高达每秒 100 万次，而且能对多达 17 个外部输入模拟通道进行采样。ADC 支持丰富的应用，能满足这些应用在带宽不到500 KHz条件下处理模拟信号的要求。

可编程逻辑可由用户配置，并通过“互连”模块连接在一起，从而可提供用户定义的任意功能，以扩展处理器系统的性能和功能。一系列互连模块相互配合，可根据应用需求在逻辑模块间路由信号。赛灵思可编程逻辑软件工具可将 RTL 应用编译到位文件中，然后将该文件载入可编程逻辑中用以配置可编程逻辑的功能。应用可以载入单个静态可编程逻辑配置也可以根据应用需要动态选择配置。我们也可以通过部分重配置功能对可编程逻辑的选定区域进行配置。

器件两个区域的互连操作对用户而言大部分都是透明的。主/从设备之间的存取根据地址范围通过 AXI 互连机制路由，也就是说，每个从设备要分配一个地址范围。多个主设备可同时访问多个从设备，每个 AXI 互连机制采用两级仲裁方案来解决冲突。

处理系统与可编程逻辑紧密集成，内部互连达 3000 多个，带宽相当于约100Gb，为系统架构师提供了一款具有高带宽和低延迟接口的处理平台，从而为高强度计算应用带来了前所未有的软硬件分区优化。举例来说，工业市场需要小型化灵活分区、高性能低成本生态系统支持来实现工业控制系统的成功开发与实施。基于双 Cortex-A9 MPCore 的处理系统配合可编程逻辑的并行处理能力为目前的工厂自动化和视觉系统带来了确定性性能所必需的计算能力。在汽车市场领域，防撞系统的图形处理和识别技术需要能在确保低系统功耗与成本、高集成度的基础上实现大幅 DSP 加速的单芯片平台。基于双 Cortex-A9 MPCore 的处理系统配合可编程逻辑的强大并行处理能力可为图形处理和高级分析功能提供其所需的计算能力，从而满足汽车及其他市场对智能系统的需求。

总结
ARM 双核 Cortex-A9 MPCore 处理器和赛灵思 28nm 可编程逻辑的紧密集成，为高端嵌入式系统提供了强大的串行和并行处理能力。利用软/硬件设计与实现的统一设计流程，嵌入式设计团队能在他们熟悉的设计环境中开展工作，从而实现工作效率的较大化。不过，Zynq-7000 可扩展处理平台系列的较大优势还在于客户能以较低的总拥有成本构建定制解决方案，满足其独特的需求并实现产品差异化。

新闻背景二

客户反馈
赛灵思推出行业第一个可扩展处理平台 Zynq-7000 产品系列

得到众多业界领先供应商支持的熟悉的编程与开发环境是构成 Zynq-7000 系列产品整体解决方案的一大支柱。赛灵思与 ARM 互联社区和赛灵思联盟计划成员密切合作，共同为 Zynq-7000 系列提供了广泛采用的工具链、编译器、调试器、IP 核及其它支持。

ARM
ARM 首席技术官(CTO)Mike Muller 指出：“双核 Cortex™-A9 处理器采用 ARM Artisan 物理 IP，并与 28nm FPGA 架构紧密集成，为嵌入式设计人员开启了无限可能，从而使得在单个低成本、低功耗封装中实现卓越的性能成为可能。Zynq-7000 系列支持全面可扩展系统的开发，可以帮助终端客户平衡利用固定及灵活资源。”

iVeia
iVeia 公司首席技术官（CTO） Michael Fawcett指出：“带有NEON及浮点引擎的双核Cortex A9处理系统为iVeia提供了所需要的高性能、高集成度，帮助我们降低了成本和功耗。处理系统和可编程逻辑的紧密结合使得我们可以获取更优异的硬件加速性能。”

Lauterbach
Lauterbach 开发工具部销售和市场营销总监 Norbert Weiss 指出：“Lauterbach 的 TRACE32 硬件辅助调试与跟踪工具支持 Zynq-7000 系列，使客户不仅能够保存设计/调试环境，同时还能进一步探索可扩展处理平台的功能。我们将同赛灵思在 FPGA 嵌入式系统开发解决方案方面多年通力协作的基础上展开进一步合作。”

PetaLogix
PetaLogix 创始人兼首席执行官 John Williams 博士指出：“PetaLogix 与赛灵思建立了长期合作关系，为赛灵思 MicroBlaze™ 软核处理器提供了完整的 Linux 和开发工具解决方案。通过支持 ARM Cortex-A9 处理器子系统，PetaLogix 将也能够为嵌入式设计人员同时提供软/硬微处理器资源支持，同时还采用一体化无缝设计流程，直接为设计人员提供他们期待的 Linux 平台支持。”

MathWorks
MathWorks 高级策略师 Ken Karnofsky 指出：“成千上万的工程师都在采用基于模型的设计以及Simulink®和MathWorks代码生成技术来实现处理器和 FPGA 算法。MathWorks 始终致力于加强同赛灵思的合作，为 Zynq-7000 系列推出基于模型的设计流程，支持 ARM Cortex-A9 处理器和可编程逻辑的自动代码生成。”

Mentor Graphics
Mentor Graphics 公司嵌入式工具总监 Mark Mitchell 指出：“Mentor通过与赛灵思合作为Zynq-7000系列的ARM Cortex-A9内核推出Sourcery G++，将我们的解决方案推向了了嵌入式客户群。我们基于 Eclipse 的集成开发环境包括 CodeSourcery 的专业级 GNU 工具链，将为开发人员提供构建 Zynq-7000 应用的便捷途径。”

Micrium
Micrium 总裁兼首席执行官 Jean Labrosse 指出：“Micrium 期待扩展对赛灵思 MicroBlaze 软核处理器的支持，并已经开始提供对Zynq-7000系列中ARM Cortex A9 处理子系统的支持。Micrium 为赛灵思广泛系列的嵌入式处理解决方案提供了全面支持，并能满足嵌入式应用中的性能、集成度和可靠性要求，对此我们深感自豪。”

MontaVista
MontaVista 产品管理总监 Patrick J. MacCartee 指出：“MontaVista 针对赛灵思嵌入式解决方案的 MVL 6 开发平台现在将扩展支持 Zynq-7000 系列。我们的可扩展处理平台支持为我们的 Meld 开发社区开启了无限可能，将通过处理平台带来全新的性能水平和高集成度。”

Wind River
风河系统全球联盟总监Imran Yusuf指出：“通过将高性能的Cortex A9 MPCore处理器与灵活的FPGA集成，赛灵思为嵌入式应用开创了高度灵活的先河。结合风河系统广泛的以及具有市场领先地位的多核软件产品，风河与赛灵思将提供高度灵活的以及可配置的基于ARM的硬件/软件平台，来帮助我们的客户不断创新，在嵌入式领域开发多元化的应用。”

新闻背景三

常见问答

赛灵思推出行业第一个可扩展处理平台 Zynq-7000 系列

1、什么是赛灵思 Zynq™-7000 可扩展处理平台？
Zynq-7000 可扩展处理平台是包括四款器件的产品系列，该产品系列集基于 ARM® Cortex™-A9 MPCore 处理器的完整片上系统 (SoC) 和集成的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。

2、Zynq-7000 可扩展处理平台针对哪些应用？
Zynq-7000系列专为要求高处理性能的嵌入式系统而构建，其目标市场包括汽车驾驶员辅助、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应用等。如欲了解有关上述应用的更多信息，敬请访问：www.xilinx.com/cn/zynq并下载可扩展处理平台白皮书。

3、Zynq-7000系列为何不是FPGA？
Zynq-7000 可扩展处理平台是采用赛灵思新一代 FPGA（Artix™-7与Kintex™-7 FPGA）所采用的同一 28nm 可编程技术的较新产品系列。可编程逻辑可由用户配置，并通过“互连”模块连接在一起，这样可以提供用户自定义的任意逻辑功能，从而扩展处理系统的性能及功能。不过，与采用嵌入式处理器的 FPGA 不同，Zynq-7000 产品系列的处理系统不仅能在开机时启动，而且还可根据需要配置可编程逻辑。采用这种方法，软件编程模式与全功能的标准 ARM 处理 SoC毫无二致。如欲了解特定器件的详细情况，敬请参见产品列表。

4、可以提供的开发工具有哪些？
软件开发人员可充分利用 Eclipse 环境、Xilinx Platform Studio 软件开发套件 (SDK)、ARM Development Studio 5 (DS-5™) 和ARM RealView 开发套件 (RVDS™)，或 ARM互联社区和赛灵思联盟计划生态系统的领先厂商提供的编译器、调试器和应用。利用赛灵思屡获殊荣的ISE® 设计套件所提供的综合而全面的硬件开发环境，Zynq-7000 系列的可编程逻辑可以通过定制较大化系统级性能和满足特定应用的各种需求。

5、软硬件设计人员如何互动并创建设计？
可扩展处理平台处理系统在重设时启动并能访问可编程逻辑结构，因此软件开发人员一开始就能在处理系统上移植和运行应用程序代码，包括需要操作系统的应用。

高性能加速器或更多外设即便不是硬连线处理系统的一部分，只要由硬件开发人员实现后，软件开发人员就能使用这些高性能加速器和外设。这些高性能加速器和外设将存在于可编程逻辑中，可作为系统中的可寻址存储器空间访问。硬件设计人员将能够自动生成报头文件 (header file)，获得新外设的存储器映射，而软件开发人员则能在环境中直接加以使用。

硬件开发人员可通过 Xilinx Platform Studio (XPS) 以及随ISE 设计套件嵌入式版本提供的嵌入式开发套件来使用赛灵思及第三方提供的一系列可用嵌入式 IP 核，从而构建加速器和外设。此外，硬件设计人员也可充分发挥丰富的 Core Generator IP 库作用，下载非嵌入式加速器和/或使用赛灵思设计工具来构建自己的定制加速器和外设。

赛灵思提供了处理系统配置向导，使软/硬件设计人员能在处理系统中采用各种不同的硬 IP 模块。

6、赛灵思为何采用ARM处理器技术？
主要考虑到ARM 的处理器产品规划和广阔的生态系统，而且ARM 在业界居于领先地位，拥有庞大的客户群：
o 实践证明 ARM 是一家出色的供应商，拥有 200 多家芯片合作伙伴、500 多家许可证持有人，全球有 170 多亿已出货产品采用了其设计方案。
o ARM 显然已在处理器架构领域赢得了世界级的地位，而且向嵌入式、主流和高性能应用领域提供经市场验证的产品与服务。

7、“可扩展”意味着什么？*
“在软件工程领域，可扩展性（有时会同前向兼容性相混淆）是指实现方案考虑到未来发展需求的系统设计原理。这是一种能够扩展系统的系统性举措，也是实现扩展所需的工作。扩展可体现为增加新功能，也可体现为现有功能的修改。其核心主题就是在尽可能减少现有系统功能变动的基础上实现变革。”

“在系统架构中，可扩展性意味着系统设计时包含了通过新功能扩展/改进自身的机制和元素 (hook)，而且无需对系统基础架构进行较大的修改。良好的架构反映了实现上述目的的设计原理，也为今后可能的构建工作制定了发展蓝图。请注意，这通常是指较终交付的产品中包含了尚不会（实际上可能永远不会）用到的功能和机制，但这种功能并不是可有可无的，而是可维护性的必要元素，有助于避免产品过早被淘汰。”

*源自免费的百科全书Wikipedia

8、日前宣布的消息与赛灵思目标设计平台之间是什么关系？
Zynq-7000 可扩展处理平台是赛灵思目标设计平台战略的重要组成部分，该平台可帮助软/硬件设计人员进行 FPGA 设计时充分利用开放式标准、通用设计方法、开发工具和运行时间平台。IP 标准化和生态系统支持是用可编程逻辑器件成功实现 SoC 的基石。ARM 联盟反映了赛灵思在上述两大领域的努力和投资。

9、日前宣布的新闻是否会影响赛灵思对PowerPC® 架构的支持？
不会。赛灵思提供了丰富的嵌入式处理功能，包括高性能Virtex FPGA 系列产品中的集成硬核，为满足新一代嵌入式处理技术的未来要求奠定了基础，但公司仍将继续支持PowerPC 架构，以满足使用Virtex-II Pro FPGA、Virtex-4 FX FPGA 和Virtex-5 FXT FPGA 客户的需求。

10、赛灵思是否会继续支持MicroBlaze™ 软核处理器？
会的，MicroBlaze 处理器将继续作为赛灵思嵌入式产品系列的重要成员。MicroBlaze 处理器专门针对赛灵思 FPGA 结构进行了高度优化，将继续被移植到宽泛的FPGA产品器件并得到增强。MicroBlaze 处理器采用AMBA®-AXI 接口，并随赛灵思 ISE 设计套件 12.3 版本一同推出。

赛灵思携可扩展处理平台ZYNQ切入处理器及SoC市场

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