Qsys: качественный скачок в эффективности проектирования и производительности ПЛИС


PDF версия

Каждое новое поколение ПЛИС отличается большей логической емкостью, более высокой вычислительной мощностью и более высокой пропускной способностью. Это хорошие характеристики для конечных продуктов, но как реализовать более высокую функциональность и производительность за меньший отрезок времени?
Большинство разработчиков применяет два тяжелых орудия в этой бесконечной битве — повторно используемые IP-блоки и инструменты системного проектирования высокого уровня. Qsys — это самый современный и эффективный инструмент компании Altera в арсенале средств системного проектирования. Разработчикам, знакомым со средой проектирования компании Altera, хорошо известно программное средство SOPC Builder. Изначально целью разработки этого инструмента было упрощение компоновки процессорной системы Nios. Однако со временем Altera дополнила этот инструмент новой функциональностью, в т.ч. возможностью импорта IP-модулей, интерфейсными мостами и поддержкой интерфейса Avalon Streaming, который оптимизирован для передачи потоков данных, что сделало SOPC Builder лидирующим в отрасли средством проектирования на уровне системы. Появление Qsys стало следующим логическим шагом в этом процессе. Оно унаследовало у SOPC Builder развитой пользовательский интерфейс и функциональные возможности, но также обзавелось архитектурой, которая позволяет повысить производительность системы и достичь более высокого уровня эффективности работы. В первую очередь, эти возможности востребованы более сложными системами настоящего и будущего.
Основу средства Qsys составляет новая технология системных межсоединений, построенная на концепции сеть-на-кристалле (NoC). Современные ПЛИС имеют обширную упорядоченную сеть соединений, что делает их идеальной основой для воплощения этой концепции. Сеть-на-кристалле, реализованная в средстве Qsys, поддерживает транзакции с нулевым временем ожидания (когда транзакция принимается в том же такте, в котором она была сгенерирована) и однотактные транзакции (когда чтение или запись выполняются за один тактовый цикл), благодаря чему она превзошла по производительности коммутирующую матрицу Avalon, вместо которой используется NoC. Ее архитектура создается средством Qsys при генерации системы, позволяя оптимизировать топологию и определить точный формат пакетов для каждого приложения.
На рисунке 1 показана модульная конфигурация интерфейсов сети-на-кристалле для сопряжения с внешними IP-блоками. Модульный принцип позволяет поддерживать различные протоколы кристаллов (например, AMBA, OCP, Wishbone и др.) — требуется только заменить модули транслятора и агента сети-на-кристалле, которые преобразуют команды IP-интерфейсов в сетевые транзакции инструмента Qsys. Эта модульная архитектура также упрощает автоматизацию конвейерной обработки в сети-на-кристалле, позволяя почти удвоить максимальную тактовую частоту в сложных проектах одним щелчком мыши. При модификации отдельных межсоединений и увеличении производительности с помощью Qsys разработчики получают возможность увидеть и изменить тот или иной участок сгенерированных межсоединений.

 

Рис. 1. Принцип организации сети-на-кристалле в средстве Qsys, которая поддерживает различные стандарты IP-интерфейсов

Новая технология системных межсоединений обеспечивает более высокую производительность и более широкие возможности. Однако компания Altera также уделила большое внимание повышению эффективности работы средства Qsys. Инструмент SOPC Builder предусматривает импорт пользовательского HDL-блока для создания настраиваемого компонента, который можно совместно использовать всеми разработчиками. В Qsys применяется более высокий уровень абстракции  — можно не только разрабатывать и распределять компоненты, но и создавать, а также совместно использовать целые подсистемы компонентов. Это достигается путем хранения подсистемы в модуле, с которым работают как с отдельным компонентом, что обеспечивает иерархическую организацию проекта. Такой подход упрощает проектирование крупных и сложных систем и помогает управлять проектами, над которыми работают несколько групп разработчиков. В результате визуальное представление системы с помощью графического интерфейса пользователя становится намного компактнее и понятнее; кроме того, обеспечивается намного более эффективная работа с системой.
Компания Altera собрала и обобщила все отклики о работе своих средств проектирования системного уровня за несколько лет и учла их при разработке инструмента Qsys, появление которого стало качественным скачком в разработке систем на базе ПЛИС.
Если требуется ускорить разработку проекта на ПЛИС, возможно, Qsys — самый подходящий для этого инструмент!

 

Выборг +7 81378  54653,
Москва  +7 495 7881292
Санкт-Петербург  +7 812 3216160,
Ульяновск  +7 8422 256939
info@icgamma.ru, www.icgamma.ru

 

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *