深亚微米年代，传统资料、结构乃至工艺都在趋于极限状况，摩尔定律也已有些绰绰有余。而步入深亚纳米年代，晶体管的尺度就将挨近单个原子，无法再往下减缩。传统ASIC和ASSP规划不可避免地遭受了比如规划流程杂乱、出产良率下降、规划周期过长，研制制作费用剧增等难题，从某种程度上大大放缓了摩尔定律的连续。
清楚明了的是，在巨额的流片本钱面前，许多中小规划公司不得不改动战略，更多的转向FPGA的开发和规划。反观FPGA商场，即使是5年前，其相关于ASIC的商场增速仍是适当缓慢的，但在近些年，尤其是跨进90nm节点之后，其本钱优势逐步凸显。
二十年如一日，长时间霸占着可编程逻辑器材商场的两大巨子Xilinx和Altera仍然动作一再。8月的Altera研讨会，13个城市的技能巡演，声势浩大地力推28nm工艺上的V系产品、SOPC Builder到Qsys新渠道的更迭乃至SOC FPGA的新设想。相比之下，9月的Xilinx则低沉许多，但仍然拿出了7系列产品与对手叫板。从一年前的65nm到今日的28nm，因为门延时早已不再是速度功用进步的瓶颈，因而用户能够感受到的改变只是器材密度的进步和单位本钱的下降。除此以外，只能说厂商费尽心机的优化器材架构和改进开发工具功用成为了另一道可供欣赏的风景线。 无独有偶，Xilinx和Altera都纷繁加快推出了内嵌硬核CPU的FPGA器材。FPGA+CPU的解决方案并不稀罕，早在五年前就被提出并付诸实践，Xilinx和Altera也一直在致力于自己的软核CPU的推动，但商场反应显着没有到达预期。Xilinx适应商场需求，率先于上一年4月发布了集成ARM Cortex-A9 CPU和28nm FPGA的可扩展式处理渠道(Extensible Processing Platform)架构。时隔不到一年，可扩展处理渠道Zynq-7000系列又被搬上了前台，Xilinx的用心良苦可见一斑。Altera也不示弱，英特尔在上一年秋季发布的凌动E600C可装备处理器中就集成了Altera的FPGA，而且Altera行将推出的相同集成Cortex-A9 CPU的SoC FPGA显着是要与Xilinx唱对台戏。
关于咱们而言，更多的是需要去讨论和思索这种新的开发渠道是否真的满意客户日益增长的“物质文化”需求。咱们也不由会问：FPGA+CPU的集成架构到底是适应了前史开展的趋势，仍是只是稍纵即逝转瞬即逝? 如图1所示，一个比较简化的传统嵌入式体系如左图所示，单片集成了CPU的FPGA架构则如右图所示。单从硬件架构层面来看，如同没有太大的优势，只是只是二合一罢了。可是真实做过体系开发的工程师都知道，这种二合一所带来的不只是是BOM本钱下降和布局的简化，更多的利好是咱们肉眼看不到的软硬件底层联接的优化和无形之中的灵敏性以及潜在的功用进步。
图1
根据FPGA的CPU集成将带来的一些潜在优势包含：更易于满意大多数体系的功用性需求;潜在的改进了体系的功用;在某些运用中的灵敏性和可晋级性大大进步;处理器到外设的接口能够得到优化;软硬件互联的接口功用取得极大的进步;有利于规划的重用和新规划的快速成型;简化单芯片乃至整板的PCB布局布线。
FPGA+CPU的单片集成相较于传统运用的优势由此可见一斑，但从另一个视点看，正如CPU从单核到多核演进在连续着摩尔定律的“魔咒”，FPGA+CPU的强势反击更像是并行处理在嵌入式运用中的大行其道。
连续一向的风格，Xilinx和Altera在其嵌入CPU的FPGA器材上都不谋而合地挑选了功用超卓的ARM Cortex-A9内核，可见他们现在瞄准的商场趋向于中高端运用客户。而在低端运用方面，即使是网络爆破的年代，默默无闻的Capital-Micro公司仍然不为广阔工程师们所熟知，但他们开发的可重构体系芯片CsoC(Configurable SoC)却悄无声息地在中低端商场运用中杀出了一片血路。值得一提的是，这是一家地地道道的我国本乡FPGA厂商。
从1971年Intel的榜首片4位处理器面世至今刚好已有40个年初，尽管嵌入式职业阅历了天翻地覆的剧变，但即使你以为它是“土得掉牙”却简略有用的8位MCS-51单片机却仍然别出心裁，尤其是在国内的整个工控职业中仍是有着很强的生命力。从05年建立至今，Capital-Micro先后推出了Astro和AstroII两代CSoC。其内嵌的8051在两代器材上别离能够稳定地运转到100MHz和150MHz。尽管因为FPGA制作工艺还处于0.13um，大大限制了逻辑功用，但现在的这两代产品至少能够满意包含步进电机操控、LCD驱动操控、接口扩展、LED操控卡、微型打印机在内的工业运用需求。
从器材的内部架构上来看，如图2所示，AstroII中不只有同类产品中可谓功用“杰出”的8051硬核，也集成了一些常见的外设如定时器、看门狗、UART、IIC和SPI等。当然，8051的程序发动也彻底采取了相似许多ARM的直接映射(Fully Shadowed)方法，保证读写缓慢的ROM不再成为限制CPU功用的瓶颈。而8051与FPGA的互联方面，不只能够运用8051的EMIF寻址(23位宽可寻址地址总线)，4K×8bit的DPRAM也是高速数据传输的不错挑选，而且在这些互联接口上都现已固化好了同步逻辑，无需规划者糟蹋精力。此外，从最廉价的晶体时钟支撑，到I/O数量的最大化，再到其和蔼可亲的价格，无不向咱们展现着这款国产芯片的“经济适用”。
图2
总而言之，无论是Xilinx仍是Altera，抑或是横空出世的Capital-Micro，他们所力推的全新单片集成器材，无不预示着FPGA+CPU的并行处理架构将在嵌入式运用中拓荒出一片簇新的六合，在这个单片功用进步行将迈入极限的深亚纳米年代，灵敏多变的FPGA凭仗其独有的并行性必将助力传统CPU的功用再次迈向新的高度。
