对FPGA中的异构和同构设计架构的再次思考

　　我曾在2001年写过一篇关于在针对信号处理的应用中，采用异质结构设计所具备的优点的专栏文章。在目前的信号处理应用中，一般包括不同的数据类型、数据速率和算法；还有就是针对这些不同需求有针对性地采用不同处理引擎，比一个以不变应万变的方法更有价值。当时，采用异构处理架构意味着采用两个甚至是更多个芯片。

　　六年以后，我们在追逐采用多核架构（包含数以十计甚或数以百计的处理器，有时甚至包括类似FPGA那样的器件）的芯片。此时，关键的设计决定在于是采用异构还是同构处理元件，在这种情况下，问题出现在芯片层面而非系统层面。

　　一般来说，异构方案对其目标应用来说效率更高，但其舍弃了一定的通用性和使用上的便利。同构设计的有点在于偏于使用且适合更广泛的一系列应用，但其性能和效率不高。从芯片供应商的角度讲，问题就变成了这样：是只将其定位在一两个目标市场，还是把芯片设计得尽可能满足多种应用。

　　这里提供一种解决方法：出发点是以一种相当通用的同构方法，然后，一旦该芯片找到细分市场且该市场已成型，则转向一个基于应用的专用异构方法。这就是picoChip（一个提供针对无线系统和软件无线电设计的多核信号处理产品的公司）所采取的策略：其初芯片有一个高度类似的处理器阵列，而其芯片通过整合进专用协处理器，转而衍变为面向特定应用的产品。Altera和Xilinx作为FPGA供应商已从提供通用的具有“海量门”的芯片向整合了硬连线信号处理元件、处理器、存储器和专用I/O的芯片发展。

　　我认为，在嵌入式应用中，对从同构到异构整个范畴内的所有芯片划分来说都存在着大量机遇。使架构迎合市场需要，并注意同构和异构架构的优劣权衡，这对多核架构芯片供应商来说是关键。