FPGA近幾年發(fā)展速度可以用突飛猛進(jìn)來形容，邏輯單元增長(zhǎng)速度是超摩爾定律的?，F(xiàn)在具備數(shù)百萬個(gè)邏輯單元的FPGA已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信、測(cè)試、航天等多個(gè)領(lǐng)域，強(qiáng)大的性能也帶來了新的問題，那就是開發(fā)設(shè)計(jì)難度急劇增加。

Altera軟件和DSP產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理 Albert Chang

Altera軟件和DSP產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Albert Chang表示：“Altera過去的FPGA的每一代產(chǎn)品，它的能力和功能都是漸進(jìn)式這樣的提高。從我們的Stratix三代到四代到五代，。它的能力都是一個(gè)漸進(jìn)式的提高，但是到了Arria10和Stratix10，可以看到它們的能力有一個(gè)跳躍式增長(zhǎng)。大家可以看到我們過去的五代產(chǎn)品可以支持100萬的邏輯單元，到了現(xiàn)在Stratix10和Arria10，它可以支持幾百萬個(gè)的邏輯單元，使用的都是ARM的內(nèi)核處理器，還支持浮點(diǎn)的預(yù)算，支持50種不同的協(xié)議。正是由于硬件能力的突飛猛進(jìn)，我們也需要個(gè)更加強(qiáng)大的軟件設(shè)計(jì)工具。”

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，近日Altera ltera宣布Quartus II軟件引入新的Spectra-Q引擎。Spectra-Q引擎提供快速算法，支持漸進(jìn)式設(shè)計(jì)修改，不需要進(jìn)行全設(shè)計(jì)編譯。引擎還具有分層數(shù)據(jù)庫，支持用戶在修改設(shè)計(jì)的其他部分時(shí)保留IP模塊的布局布線信息不變。這有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)計(jì)，避免了不必要的時(shí)序收斂投入，縮短了編譯時(shí)間。新引擎還包括了一個(gè)通用高級(jí)設(shè)計(jì)編譯器，其結(jié)果質(zhì)量更好，實(shí)現(xiàn)了Quartus II軟件與各種不同前端工具的無縫集成。

至于為何采用Spectra-Q的名字，Albert Chang解釋說：“Spectra是Spectrum的復(fù)數(shù)，指的是很廣的意思，Spectra-Q的這個(gè)引擎可以支持很廣的設(shè)計(jì)輸入的方法，包括實(shí)現(xiàn)方法，還有支持不同的計(jì)算機(jī)的環(huán)境，支持的很廣，所以英文就用Spectra-Q做它的名字。”

Spectra-Q引擎的頂層是名為BluePrint的平臺(tái)設(shè)計(jì)工具，它是業(yè)界第一款支持設(shè)計(jì)人員探查體系結(jié)構(gòu)、以更高的效率分配接口的平臺(tái)設(shè)計(jì)工具。這一工具支持設(shè)計(jì)人員通過實(shí)時(shí)濾波器檢查來探查并建立合法的IO布局前端，設(shè)計(jì)迭代次數(shù)減少了10倍。工具還含有時(shí)鐘和內(nèi)核規(guī)劃功能，極大減少了時(shí)序收斂所需要的設(shè)計(jì)迭代次數(shù)。

Albert Chang表示：“我們看到過去客戶在I/O引腳的設(shè)計(jì)和布局上面會(huì)花2—3個(gè)月的時(shí)間，有了BluePrint設(shè)計(jì)平臺(tái)之后，不到一個(gè)月的時(shí)間就可以完成I/O的布局設(shè)計(jì)。”

Spectra-Q具備許多新的特性。

首先，Spectra-Q引擎可以把整個(gè)編譯階段分為三部分：外設(shè)布放器、內(nèi)核布放器和布線器。這樣工程師就不用進(jìn)行完全的編譯，而是完成一個(gè)階段再進(jìn)入下一個(gè)階段，以讓迭代速度更快，可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行漸進(jìn)式的改善。

其次，Spectra-Q引擎支持分層設(shè)計(jì)流程，利用分層數(shù)據(jù)庫，支持IP復(fù)用和可選IP重新編譯，更新后的IP不再需要對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編譯。

最后，Spectra-Q引擎擁有一個(gè)統(tǒng)一的編譯器，可以提供不用的前端，讓軟件開發(fā)人員、嵌入式開發(fā)人員和硬件開發(fā)人員共同進(jìn)行開發(fā)，提升整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)作效率。

由于該引擎技術(shù)較新，所以目前Spectra-Q引擎只支持Altera第10代及以后的FPGA和SoC，并且只有Quartus II 15.0版本支持該引擎。