作為一個“門海”，F(xiàn)PGA提供了可使用通過各種寬度的查找表來實現(xiàn)邏輯表達式來實現(xiàn)的任何數(shù)字功能幾乎是無限的平臺。自成立以來，這提供了靈活性前所未有的水平，而他們的均勻性和陣列狀結構，使他們最新制造節(jié)點的早期采用者。

盡管是在不斷的半導體技術的前沿，性能還可以在依賴于日益復雜的路由模式和時鐘結構的體系結構的限制因素;它是這個原因，廠商先用知識產(chǎn)權(IP)的硬連線塊來實現(xiàn)關鍵功能。

更高的性能和最佳功耗的不竭需求推動FPGA廠商的固定IP的功能越來越多集成到他們的產(chǎn)品。雖然中堅分子可能會認為這是對FPGA技術的核心優(yōu)勢的侵蝕，實際上它提供了訪問功能互補，這將是困難或站不住腳的邏輯架構來實現(xiàn)。

其中的核心市場，為高端FPGA一向電信;這里，性能是關鍵和成本可二次。為了滿足這種需求，現(xiàn)在的FPGA整合大量的IP靶向的數(shù)據(jù)路徑，如高速以太網(wǎng)，以及其它串行收發(fā)器，以及最近，光接口。這些坐其他性能的關鍵功能，如PLL和DSP模塊的旁邊。增加一個軟核處理器來處理控制通道功能的能力意味著大的FPGA仍然很受歡迎，在這一領域，往往被優(yōu)先于ASI​​C的。

而軟核可以解決許多任務，特別是在最新最快的FPGA，它們仍然有限，可能不適合于其他任務，其中的性能是重要的。因此，有點自然，IP集成的擴展看到了引進“硬”處理器內核;已經(jīng)采取了多次迭代完全實現(xiàn)，但現(xiàn)在做的許多應用領域一個顯著影響的概念。

早期嘗試嵌入硬核處理器在FPGA中未能激發(fā)行業(yè)或革命性的技術：太多了，太快了，也許吧。該行業(yè)整體回落的軟核選項，但它很快變得清晰，真的是市場的嵌入式處理器;它只是需要合適的解決方案?？梢哉f，這竟然是ARM。

今天，有許多的FPGA均提供嵌入式ARM內核，以及軟核選項，并說明理由很清楚;業(yè)績保證。此外，延長硬核硬件加速FPGA架構的能力開辟了更加的應用領域，其中FPGA供應商現(xiàn)在熱衷于探索。

該SoC

從概念上講，F(xiàn)PGA供應商是指邏輯結構和硬IP的集成為一個系統(tǒng)級芯片(SoC)方案，由處理器廠商誰整合等功能廣泛使用的一個術語。這包括處理器，提供可配置邏輯，如PSoC系列從賽普拉斯。在性能方面，嵌入式處理器子系統(tǒng)是不是只為非常高端的; Altera公司現(xiàn)在提供其高性能Stratix，其中檔阿里亞和低成本Cyclone系列基于ARM的SoC解決方案。

從系統(tǒng)的水平，在FPGA中列入一個處理器子系統(tǒng)并不需要在物理上它主宰。圖1顯示了Altera的阿里亞伏，這清楚地顯示了基于ARM的Cortex-A9 MPCore的子系統(tǒng)占用在硅中只有一小部分的硬處理器系統(tǒng)(HPS)的表示。這反映在圖2中，低成本Cyclone伏，還集成了高壓鈉燈的方框圖。

Altera的阿里亞V族圖片

圖1：Altera的阿里亞V族中檔功能的SoC廠商硬核處理器系統(tǒng)(HPS)。

Altera的低成本Cyclone V影像

圖2：Altera的低成本Cyclone五還配備了高壓鈉燈，要么提供的單核或雙核的ARM Cortex-A9子系統(tǒng)的旁邊FPGA架構。

在這種配置中，每個核心包括32-K字節(jié)的L1指令緩存和32 KB的L1數(shù)據(jù)高速緩存，單精度和雙精度浮點單元和NEON媒體引擎，CoreSight調試和跟蹤的。還有一個512 KB的共享L2緩存也被集成，以及64K字節(jié)的RAM劃傷。內存和通用接口，提供一系列包括 - 多達134個通用I / O。重要的是，HPS和FPGA能夠獨立運作，而是通過使用ARM的AMBA AXI總線橋，這給HPS訪問FPGA架構，反之亦然建成了高帶寬系統(tǒng)互連保持緊密耦合。這兩個橋是AMBA AXI-3標準。一個專用32位配置端口允許的HPS配置FPGA在啟動。

一個主題變奏曲

類似的Altera，賽靈思還采用了雙核的ARM Cortex-A9 MPCore的子系統(tǒng)方法對它的SoC產(chǎn)品，但不像它的競爭對手，而不是支持三個家庭在不同的性能/價格點，它的選擇實施一系列表現(xiàn)跨一個家庭的水平;在ZYNQ-7000。

圖3：ZYNQ-7000系列賽靈思還提供了一個雙核的ARM Cortex-A9子系統(tǒng)提供一系列的FPGA架構的密度選項。

像Altera的Cyclone V，ZYNQ-7000還支持全或部分重新配置，使得在FPGA的一部分，以繼續(xù)運行，而剩余的部分被重新配置，而無需停止整個系統(tǒng)。處理器子系統(tǒng)還能夠獨立地對FPGA的邏輯運行。

而前面的兩個例子使用“經(jīng)典”的SRAM的方法來對FPGA織物，這就需要在上電時將其配置數(shù)據(jù)加載，也有SoC器件集成的硬核處理器基于Flash的例子提供更多的'瞬時接通“用例，如SmartFusion2家族從Microsemi的。

圖4：Microsemi的SmartFusion2 SoC的FPGA框圖。

圖5：Microsemi的SmartFusion2的ARM Cortex-M3的子系統(tǒng)。

不像這里的特色其它系統(tǒng)芯片，該SmartFusion2家庭解決真正的低功耗，明顯由Cortex-M3內核，這主要是與微控制器應用相關的選擇，而不是在Cortex-A類由Altera和Xilinx，這是受寵更適合于應用處理器類型使用情況。在這種集成水平，SmartFusion2開始像通常不認為是其他的FPGA解決方案，如在PSoC 5系列從賽普拉斯;然而，高達15萬個邏輯單元的FPGA架構，該SmartFusion2家庭保留其FPGA憑據(jù)。

結論

的FPGA和處理器核心技術的融合有一個漫長而多事的歷史。初步顯示出小許的時候，可能在被注銷完全的危險。幸運的是，所有的開發(fā)人員來說，F(xiàn)PGA廠商表現(xiàn)出遠見的水平，確保它的復興，通過軟核的成功顯著幫助。

現(xiàn)在，嵌入式硬核被牢牢解決方案的工程師'工具箱'嵌入'和許多應用程序是否真能代表一個完整的系統(tǒng)級芯片。它不會停在那里：Altera公司已經(jīng)宣布其新一代的Stratix系列10將集成4個64位ARM Cortex-A53內核，采用英特爾三柵極技術構建，給它真正的無與倫比的性能水平。

喜歡它的過去，它看起來像FPGA的SoC的未來將是多么不平凡的，但可能更加成功。