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通常認為，SOPC是FPGA設計中的雞肋，“棄之可惜，食之無味”。誠然，SOPC一直不是FPGA的主流應用設計，制約主要因素則是性能，因為作為處理器使用時，處理器主頻是其應用范圍的瓶頸（SOPC的軟核處理器一般運行幾十兆到百兆，而一般的嵌入式處理器系統在幾百兆到Ghz的主頻）。但是若因此說成“雞肋”，也確實夸張。廠家推出SOPC的設計，其優點主要有一下幾點，其一：是差異化競爭的需要。其二，擴大應用范圍，爭取更多的軟件工程師能夠從事FPGA設計。其三，可以替代低性能處理器，減少板級的面積和BOM成本。 那么，那么FPGA內部基于軟核處理器的系統的主要應用場景有哪些，總結如下： （1） 管理配置：對于性能無要求的管理配置功能。如某外接芯片或FPGA內部IP在其工作之前，需進行初始化和管理配置，而初始化的模塊較多或者管理配置較為復雜，此種情況下，用軟件處理更為方便合理。因此，假如FPGA內部資源較為充足，通過內部建立SOPC系統，利用片內的軟件給多個外圍模塊或者內部IP進行初始化的配置管理，即省去配置CPU，減少板級面積，也能便于配置的修改，同時還可以作為前面講的可測性設計的一部分，用于內部各模塊計數統計，功能測試等。 （2） 配合專用硬件加速單元使用： SOPC系統可以通過總線擴展專用協處理單元。即將關鍵模塊硬件化實現，實現高速的處理。舉例說，如實現圖像處理功能，而SOPC的軟件性能不能支持高分辨率圖像的處理能力，則可以通過邏輯實現專用的圖像處理算法，通過總線接口與SOPC系統連接。，SOPC只作為數據的管理和調度使用。 此外廠商還這么提供了SOPC優化手段，例如通過算法指令分析，確定最多的操作，通過專用指令硬件實現，通過在程序中調用專用指令，也是能夠提升性能的方式之一。 （3） 多核并行：這里多核并行通常意義不同，指通過多個SOPC系統，并行執行，可以提升系統的性能。對于單指令集多數據流的業務，通過將業務流分配到多個SOPC上，通過多個SOPC系統并行處理的方式，來提升整個系統的性能。此種情況下，通過多個SOPC系統并行處理，需滿足幾個條件：（1）即業務之間沒有關聯性，不需要再多個SOPC之間進行數據的交互，否則會影響整個系統的性能。（2）程序區不能太大，最好全部存儲在片內RAM中。而不用占用外部存儲區（DDR或者SRAM），否則，多個片上存儲系統爭搶外部存儲區，可能會造成系統性能的瓶頸，如需存儲在片外，則接口競爭部分則是關鍵設計。 FPGA的主要應用場景 SOPC就像一個偏科生，其優點和缺點都是那么明顯，即其強大的靈活性和可編程性，配置其可憐的主頻。但是通過一系列提升性能的手段，SOPC在某些業務中也可以大顯身手，尤其是需求頻繁變更的業務，將變化部分通過軟件實現，而不變部分硬件化實現，可以更快的滿足市場的需求。 最后，軟核CPU處理能力的瓶頸，也促使現有FPGA廠商提供了基于硬核CPU的SOC+FPGA的解決方案，而這些的努力將促進FPGA應用場景的擴展。FPGA廣闊天地，大有可為。 |
