FPGA——Arria 10

FPGA Arria 10

物联网，智能汽车，云计算在我们生活中已经耳熟能详，随着FPGA的更新进步，在各类电子科技中不断发力，让我们的生活变得更加智能和便捷。下面给大家介绍一下来自Altera的FPGAArria 10以及Arria10的应用领域。

FPGA

先简单的介绍下FPGA，FPGA是英文Field－ProgrammableGate Array的缩写，即现场可编程门阵列。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。

Arria 10

来自Altera的Arria10 FPGA是目前市场上性能最好的，采用20纳米技术，性能比竞争器件高出一个速率等级。Arria10 FPGA和SoC功耗比前一代FPGA和SoC低40%，具有业界唯一的硬核浮点数字信号处理(DSP)模块，其速率高达每秒1,500giga 次浮点运算(GFLOPS)。

Arria10采用可编程功耗技术，智能电压ID 技术等，使电路的器件功耗大大降低，同时通过集成节省了电路板空间100多万个逻辑单元(LE)，密度比前一代中端器件高出2倍。

Arria 10 体系结构：

在Arria 10 器件中，Altera增强了精度可调DSP模块，支持硬核浮点操作。Arria 10 FPGA和SoC精度可调DSP模块引入了新的浮点模式，浮点性能实现了突破，高达1.5 TeraFLOP。

Arria10 FPGA和SoC串行收发器提供宽带、低延时和低功耗特性，帮助开发高速通信系统。无论是获得电路板数据，通过背板向刀片服务器分配数据，把数据中心的数据传送到下一机架，还是通过复杂的光传送网在全世界传送数据，Arria10 FPGA和SoC收发器都能够提供多种功能支持各种协议，以低成本提供可靠的带宽。 

Arria10 SoC使用宽带干线互联，在FPGA 架构中集成了基于ARM的硬核处理器系统(HPS)，包括处理器、外设和存储器接口。它同时实现了硬核知识产权(IP)的性能和低功耗特性，以及可编程逻辑的灵活性。Arria10 SoC基于TSMC的20nm工艺技术，结合了双核ARMCorte -A9 MPCore硬核处理器系统(HPS)和业界领先的可编程逻辑技术，包括了硬核浮点数字信号处理 (DSP) 模块。 

与前一代中端FPGA 相比，Altera的Arria 10 FPGA 和SoC 性能提高了60%，功耗降低了40%，而与前一代高端FPGA 相比，性能提高了15%，功耗降低了60%。Arria10 FPGA和SoC的高性能逻辑架构，结合了适用于芯片至芯片和芯片至模块接口、性能高达25.78 Gbps 的收发器，以及支持17.4Gbps的背板，这些集成特性满足了很多行业的应用需求，包括，通信、国防、广播、高性能计算、测试和医疗等。

军用雷达/FlexDAR

海军研究实验室和其他来源的计划都在寻找新方法来开发灵活的多任务雷达，即“FlexDAR” 功能。Arria10 FPGA 和SoC 提供了FlexDAR 设计所需要的电源和可编程选择。保密通信、航空电子和导航系统设计也非常适合在Arria 10 FPGA 和SoC 中实现。这些应用将受益于低功耗、大量的收发器通道、3,000多个乘法器，以及速度更快、先进的精度可调DSP 模块和SoC 功能。用户还会受益于能够提高效能的设计开发选择，例如DSP Builder 以及对开放计算语言(OpenCLTM) 的支持等。

无线骨干网应用

Arria 10 FPGA 和 SoC 在高性能和低功耗之间达到了均衡，非常适合无线基站、移动骨干网和远程射频前端设计。与前一代中端器件相比，Arria10 FPGA 和SoC 全面的低功耗特性使功耗降低了近40%。Arria10 FPGA 的内核性能高达500 MHz，支持5 倍过采样，为用户提供了100 MHz 的RF 带宽。提供大量的精度可调数字信号处理(DSP) 模块和双核ARM® Cortex®-A9 处理器，并且支持公共射频接口 (CPRI)、小外形可插拔封装(SFP) 和JESD 协议，Arria10 FPGA 和SoC 是专用集成电路的低风险设计替代方案。还具有自适应和可重新编程等优点，可适应新出现和不断发展的协议。

20x10G 光传送

Nx10G和 Nx100G 传输设备的应用越来越广泛，Arria10 FPGA 和SoC 提供了降低功耗和系统成本的新方法。而且，53Mb 嵌入式 RAM、适用于 10G/40G-BASEKR 前向纠错 (FEC) 的硬核硅片 IP、对千兆以太网 (GbE) 协议和 Interlaken 的广泛支持，以及 Arria 10 器件的 SoC 选择等特性在交换、安全、监视、自测试、交通和政策管理等领域突出了您产品的优势。

基于Arria 10的板卡方案

下面是我公司基于Arria 10设计的云计算加速卡ePlusAX115-N。

ePlusAX115-N是泛腾科技基于Altera最新20nm工艺，集成硬核浮点DSP模块的FPGA所研发的通用PCIe加速卡，是实现快速、低功耗及数据中心应用的最佳选择。

产品特点

高性能：1518个单精度浮点乘加器，峰值性能达1.5TFLOPs

体积小：标准PCIex8 全高半长卡

功耗低：整板功耗小于50W

易编程：支持OpenCL编程，可通过CvP下载方式对FPGA进行远程在线更新

高安全性：用户IP加密

快速配置：FPPx32配置模式可在100ms完成对FPGA的加载

系统构成

FPGA	1颗Altera Arria 10 10AX115处理器
内存	3通道72-bit（8-bit ECC）DDR3内存接口 数据速率支持1600MT/s 内存标配12GB
QDR	18位QDRII+ SRAM 速率支持550MT/s 容量为36M-bit

连接

PCIe	8 lane PCIe接口 支持速率GEN1/GEN2/GEN3 支持x8/x4/x2/x1 Link

FPGA配置

配置模式	支持JTAG、FPP x16/FPP x32、AS、CvP等多种配置模式
配置特性	通过CvP下载方式对FPGA进行远程在线更新，支持多镜像启动，镜像加载加密和应用使能加密功能，FPP x32配置模式可在100ms完成对FPGA的加载
配置容量	使用2片16位Nor Flash，总容量为2GB

 

功能模块图：

以上展示为我公司研发产品，如需进一步了解，请联系：

联系人	王先生（市场部）
手机号	18701921327
邮箱	[email protected]
微信号	sdbywkx

 

更多Arria 10详细内容，请参考Altera官方网址

https://www.altera.com.cn/products/fpga/arria-series/arria-10/overview.html

更多参考板卡，见

http://www.fival.cn/