Arria 10硬體浮點DSP示範

目錄

• 1. 引言
• 2. Altera FPGA的介紹
  • 2.1 第10代FPGA硬浮點DSP資源的優勢
  • 2.2 具備浮點DSP資源的Aria 10設備
  • 2.3 Stratis 10設備的特點
• 3. 高性能、節能與密度的新水平
  • 3.1 Aria 10的浮點DSP性能
  • 3.2 Stratix 10的密度和節能優勢
• 4. 彈性數據路徑設計
  • 4.1 選擇所需的精度
  • 4.2 浮點DSP模式的連接配置
• 5. 硬浮點DSP用於不同應用場景
  • 5.1 高性能、功耗受限系統
  • 5.2 與中等範圍DSP處理器競爭
  • 5.3 浮點設計的平滑遷移
• 6. 使用DSP Builder進行快速設計探索
  • 6.1 DSP Builder的功能
  • 6.2 不同設備下的資源使用情況
  • 6.3 使用芯片規劃工具進行效果比較
• 7. Altera第10代DSP技術的優勢
• 8. 結論
• 9. 參考資源

引言

在本篇文章中，我們將介紹Altera公司的第10代FPGA中所搭載的硬浮點DSP資源。我們將討論這些資源的優勢以及如何在不同應用場景下利用它們帶來的性能和效益。我們還將探討如何使用Altera的開發工具DSP Builder進行快速設計探索，並介紹Altera硬浮點DSP技術的其他優勢和應用。

Altera FPGA的介紹

2.1 第10代FPGA硬浮點DSP資源的優勢

Altera的第10代FPGA在硬件上搭載了特殊的浮點DSP資源，提供了一個全新的密度、性能和功耗效率水平。這些硬浮點DSP資源符合I Triple E 754標準，具有單精度浮點運算性能高達1.5 teraflops，功耗效率高達50g flops每瓦特。

使用硬浮點DSP資源的好處之一是，它們可以在功耗受限的系統中提供與傳統通用GPU相當的性能，同時只需很少的功耗。此外，這些硬浮點DSP資源還支持與Stratix 10設備的兼容，提供高達10 teraflops的浮點運算能力。

2.2 具備浮點DSP資源的Aria 10設備

Aria 10是Altera第10代FPGA中具備硬浮點DSP資源的設備之一。它採用了Intel的14納米三閘技術製程，可提供高性能、節能和密度優勢。Aria 10的硬浮點DSP資源可以支持從數百gflops到1.5 teraflops的處理能力，位置很好地與中等範圍的DSP處理器和通用GPU競爭。

2.3 Stratis 10設備的特點

除了Aria 10，Altera的第10代FPGA還推出了Stratis 10設備。Stratis 10採用了與Aria 10相同的硬浮點DSP資源，但在密度和功耗效率方面更為出色。Stratis 10設備採用Intel的14納米三閘技術製程，提供雙倍的功耗效率和顯著增加的密度。這些特點使得Stratis 10成為需要高密度和節能的系統設計的理想選擇。

高性能、節能與密度的新水平

3.1 Aria 10的浮點DSP性能

Aria 10的硬浮點DSP資源提供了卓越的浮點性能，可達到1.5 teraflops。這意味着它能夠處理高度計算密集的應用，並在功耗較低的情況下提供與傳統通用GPU相當的性能。Aria 10的功耗效率為50g flops每瓦特，使其成為那些不能承受許多GPU解決方案所需的數百瓦特功耗的高性能、功耗受限系統的理想選擇。

3.2 Stratix 10的密度和節能優勢

Stratix 10是Altera第10代FPGA中的旗艦設備，具有卓越的密度和節能優勢。它採用了Intel的14納米三閘技術製程，這意味著它能夠提供更高的集成度和更低的功耗。Stratix 10的密度提高了設計的靈活性，並且其優化的功耗效率使其成為需要高性能和節能的系統設計的最佳選擇。

彈性數據路徑設計

4.1 選擇所需的精度

彈性數據路徑設計的關鍵在於能夠根據需要選擇所需的精度。第10代FPGA的硬浮點DSP資源與高級開發工具如DSP Builder一起使用，提供了對固定或浮點數據類型的支持，並可由用戶選擇所需的精度。

當使用單精度浮點類型時，DSP資源會自動升級為符合I Triple E 754標準的單精度模式。這使得設計師能夠在FPGA中實現更高的浮點運算性能，同時不需要額外的配置。

4.2 浮點DSP模式的連接配置

具備硬浮點DSP資源的FPGA可以以多種不同的連接配置方式使用。Altera的浮點DSP模式包括完整的I Triple E 754乘法器、加法器和累加器功能。設計師可以根據需求選擇不同的連接配置方式，以實現所需的功能。

Aria 10設備以及兼容設備Stratix 10，具有不同的浮點連接模式和增加的向量連接模式，這使設計師能夠根據應用的要求靈活運用這些硬浮點DSP資源。

硬浮點DSP用於不同應用場景

5.1 高性能、功耗受限系統

具備硬浮點DSP資源的Aria 10設備非常適合那些對性能要求很高，但受功耗限制的系統。使用Aria 10，設計師可以在只需少量功耗的情況下實現高計算密集型應用。

5.2 與中等範圍DSP處理器競爭

擁有硬浮點DSP資源的Aria 10設備能夠與中等範圍的DSP處理器競爭。這些設備提供了與傳統通用GPU相當的性能，但僅需較低的功耗。

5.3 浮點設計的平滑遷移

Aria 10的硬浮點DSP資源和與之兼容的Stratix 10設備使得浮點設計的平滑遷移成為可能。設計師可以在不改變硬件設計的情況下，輕鬆地實現設計和引腳遷移，從而充分利用這些設計與硬浮點DSP一起提供的性能和效益。

使用DSP Builder進行快速設計探索

6.1 DSP Builder的功能

Altera的開發工具DSP Builder提供了快速設計探索的功能。設計師可以使用DSP Builder快速建模各種算法函數，並通過下拉菜單輕鬆選擇所需的目標設備。

6.2 不同設備下的資源使用情況

使用DSP Builder可以很快地進行不同設備下的資源使用情況的探索。通過執行模擬，DSP Builder可以生成底層的RTL，並立即給出該設計的資源使用情況估計。這使設計師能夠快速探索不同設備的設計效果，並選擇最佳的設備。

6.3 使用芯片規劃工具進行效果比較

使用DSP Builder中的芯片規劃工具，設計師可以進一步比較不同設備下的設計效果。這些工具可以進行綜合、布局和時序分析，並且還可以使用芯片規劃工具來查看不同設備下設計的佈局情況。

通過DSP Builder和芯片規劃工具，設計師可以實現更快的時間到市場的設計實現，同時可以提高設計的性能和效率。

Altera第10代DSP技術的優勢

Altera的第10代FPGA在硬件上搭載了硬浮點DSP資源，提供了高性能、低功耗和高密度等優勢。這些資源與Altera的開發工具DSP Builder和OpenCL等高級工具相結合，提供了設計師更好的設計探索和開發流程。

使用Altera的硬浮點DSP資源和開發工具，設計師可以實現快速設計迭代，提高時間到市場，並同時獲得優異的性能和功耗效益。

結論

Altera的第10代FPGA搭載了硬浮點DSP資源，這為設計師提供了更高的性能、更低的功耗和更好的密度。通過深入了解這些硬浮點DSP資源的優勢和應用，設計師能夠充分利用這些資源，實現高性能、節能和密度的設計。

使用Altera的開發工具DSP Builder，設計師可以快速進行設計探索，選擇最佳的設備和配置，並加速時間到市場。Altera的第10代DSP技術已經在各種應用場景中取得成功，成為設計師的理想選擇。

參考資源

1. Altera官方網站
2. DSP Builder使用手冊
3. OpenCL官方網站
4. Quartus Prime開發軟件
5. Altera社區論壇
6. 浮點DSP數據手冊