Hvad har 7.000 ben, er hullet som en si og er lidt “hot”?

tirs aug 19, 2014 (Anders Enggaard)

…. Den er nem… Zynq SoC og DSPereDet er et printkort med vilde 16 DSP kerner og 2 ARM CPU kerner. Traditionen tro skal vi være hemmelighedsfulde mht. formålet med dyret, men vi kan da sige så meget, at det handler om kommunikation. Når man lægger 2 af de vildeste Texas Instruments digitale signal processorer (DSP) med hver 8 kerner på samme print som en Xilinx Zynq, som har indbygget to ARM kerner, så ved man, at der er lagt op til ganske kompetent hardware. Alle kerner kan køre 1GHz+ og der hører 1Gbyte DDR3 til Zynq FPGAen og til hver DSP, så størrelsen taget i betragtning er det lidt af et monster. Hvad er så det ekstraordinære!?

Parametrene for dette design er

  • Performance
  • Interfaces
  • Formfaktor
  • Effektforbrug
  • Fleksibilitet
  • Pris

En alm. desktop PC har også ganske stærk performance, men giver ikke mulighed for at kommunikere med samme typer af interfaces, som denne embeddede platform. Printarealet er i omegnen af iPAD størrelse, tykkelsen som en æske tændstikker (af de små)…. Varmen kan nok også være som en æske tændstikker, når det hele futter af på en gang. GFLOPS og DMIPS koster ganske simpelt effekt.

Til tider overrasker effektforbruget dog. Især når signalprocessorerne ikke rigtigt laver det store. De er tydeligvis optimeret mod høj performance og ikke mod minimering af statisk strømforbrug. Selv i low-power og ved idle DSP pipes afsættes der betydelig effekt. Power management DSPerne er ganske sofistikeret og kan trimmes på alle tænkelige måder, men leder trods alt til effektforbrug på 1.5-2 W i sleep mode. Batteridrift er der heldigvis ikke et krav om her!

Xilinx Zynq er en blanding af to ARM Cortex A9 processorer og klassisk FPGA ”fabric” i vanligt avanceret Xilinx’s 7-serie stil. Har man brug for både processor og FPGA, så kan Xilinx Zynq eller konkurrerende devices fra SoC devices fra Altera være ganske attraktive. Fleksibiliteten er høj, og prisen er fornuftig. De allerstørste devices er dog stadigvæk noget heftige i pris. Fordelene er, at arkitekturændringer eller tilpasninger af produktet er muligt på det tidspunkt, hvor man har bygget hardware platformen. Eksempelvis kan en ekstra GPIO eller SPI forbindelse mellem ARM processoren og en IP blok i den programmerbare logik skabes ved omprogrammering af FPGA og softwaren til ARM processoren. Fleksibiliteten er en fantastisk mulighed, men samtidigt også en faldgrube. I design fasen er det oplagt at tænke – ”Det der behøver jeg ikke at tage stilling til nu – den klarer jeg senere, når jeg har printet”, sådan er det bare ikke helt.

Som sådan er det jo ikke nyt med en processor inde i en FPGA. Det er faktisk rimelig old-school. Det, som vi glæder os over er, at processorerne nu er ganske højtydende og snildt kan køre Linux, som vi gør i dette designeksempel. Fleksibilitetens pris er mere komplicerede devices og printplader. I dette tilfælde leder designet til

  • 3 devices
  • Lidt garniture, dvs. mere end 1500+ supportkomponenter
  • 7.000 benforbindelser
  • Mere end 5.000 sider med datablade.

Integrationen er ganske vist blevet større, men kompleksiteten i printet er ikke gået væk af den grund.

Hvad mener du?