Процесори з м'яким ядром VS процесори жорсткого ядра

19

Я роблю дослідження щодо взаємодії FPGA з мікропроцесором, таким як ARM9.

У моєму дослідженні потрапила концепція процесорів м'якого ядра та жорстких ядер. Чи можу я знати, яке порівняння між цими двома типами; схожість чи відмінності в реалізації?

fpga arm

— Як Сін Куан
джерело

19

М’яке ядро реалізовано в тканині FPGA, тоді як жорсткий реалізований так само, як і будь-яка інтегрована схема, поки ще підключена до тканини FPGA. Порівняння зазвичай зводиться до:

Процесори жорсткого ядра - 100 МГц до 1 ГГц + швидкість

Можна досягти набагато більшої швидкості обробки, оскільки вони оптимізовані та не обмежені швидкістю тканини
Виправлено і не може бути змінено (хоча це може скористатися спеціальною логікою в тканині FPGA для обробки

Процесори з м'яким ядром - 250 МГц і менше (зазвичай менше 200 МГц)

Можна легко змінювати та налаштовувати на конкретні вимоги, додаткові функції, спеціальні інструкції тощо.
Можна використовувати кілька ядер (за рахунок ресурсів)
Обмежена швидкістю тканини.

В останні роки спостерігається великий рух до жорсткого процесора, насамперед через необхідність більш швидкої обробки, яку м'які ядра не можуть забезпечити. Якщо ви поставите процесор жорсткого ядра з тканини FPGA, ви, як правило, можете ввімкнути обробку великої кількості даних, яка потрібна, наприклад, для інфраструктурних програм зв'язку (багато ГБ даних, що проходять).

— Густаво Литовський
джерело

11

М'який процесор - це процесор, реалізований за допомогою тканини FPGA.

Жорсткий процесор - це процесор, який фактично фізично реалізований як структура в кремнію.

В основному, ви можете додати програмний процесор до основної системи FPGA після того, як він уже розроблений. Однак для додавання жорсткого процесора потрібен або інший FPGA, або додатковий чіп на платі.

Коли це можливо, переважні жорсткі процесори, тому що співвідношення ціни / обчислювальної потужності для апаратного процесора набагато краще. Впровадження процесора в тканину FPGA дуже трудомістке, особливо якщо ви хочете багато обчислювальної потужності. Еквівалентний апаратний процесор, ймовірно, значно дешевший.

Не тільки апаратний процесор набагато дешевший, але й, ймовірно, буде набагато енергоефективнішим. На платформах, що працюють на батареях, ефективність має вирішальне значення для тривалого часу роботи акумулятора. Невикористані ворота в FPGA іноді можуть бути відключені, але зазвичай в процесорі з м'яким ядром набагато більше активних схем, ніж у апаратному процесорі, призначеному для цільового дизайну. Весь цей потенціал кремнію FPGA споживає енергію.

— Коннор Вольф
джерело

«Hard» і «м'які» може також ставитися до опису обладнання , що використовується , а не тільки реалізується чи ядро в тканини (див ARM в «Hard Macro Processors» ) Цей Western Design Center, Inc., сторінка являє собою приклад цього використання: "ASIC (жорстке ядро GDSII з жорстким ядром і Verilog RTL Soft Core) та FPGA (Verilog RTL Soft Core)". Контекст FPGA може виключати використання цього терміна (хоча бінарні blob / LUT-ініціалізаційні значення та RTL здаються аналогічними).

— Пол А. Клейтон

Так в основному, soft-core = FPGA, hard-core = ASIC?

— nalzok

@nalzok - Так. Я міг бачити аргумент за те, щоб називати емуляцію одного процесора на іншому процесорі "м'яким" ядром, але люди просто називають цю емуляцію за моїм досвідом.

— Вонор Коннор