Low-Power-Design mit SoCs
Mehr Leistung, weniger Power
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Enge Kopplung zwischen Prozessor und anwendungsspezifischer Hardware durch SoCs
Wie oben beschrieben, ermöglichen die neuen SoC-Bausteine eine bisher nur schwer realisierbare enge Kopplung zwischen Prozessor und anwendungsspezifischer Hardware bei Datenbandbreiten, die bisher nur schwer oder gar nicht zu erreichen waren. Diese Vorteile haben allerdings ihren Preis: Die Chips sind relativ teuer und für die Entwicklungsumgebung sind teilweise noch Folgekosten einzurechnen, wenn man die vollen Fähigkeiten der Tools ausschöpfen möchte. So kostet z.B. die Lizenz für das ARM DS-5 Development Studio für die Entwicklung für Altera-Cyclone-V-Chips zusätzliche Lizenzgebühren. Dennoch sollte man die Möglichkeiten, die moderne SoCs bieten, beim Systementwurf nicht außer Acht lassen. Zwar können die Kosten für einen einzelnen SoC höher sein als für einen vergleichbaren Prozessor und ein FPGA zusammen, jedoch können sich das einfachere und kleinere Platinenlayout gerade bei kleineren Stückzahlen rechnen. Da diese Chips inzwischen auch bereits auf Systems-On-Module, also fertigen Komponenten, mit DDR-RAM auf einer Platine verfügbar sind, kann sich das Hardware-Design eines kombinierten FPGA-Prozessorsystems stark vereinfachen.
Dass SoCs trotz der größeren Stückkosten das Potenzial haben, die Gesamtkosten für die Systementwicklung zu senken, liegt auch an dem vorhandenen Ökosystem. Die von den Herstellern bereitgestellten Betriebssysteme sind teilweise kostenlos und können an die jeweilige Anwendung angepasst werden. Gerade die Verwendung von Open-Source-Betriebssystemen wie Linux ermöglicht die Verwendung zahlreicher Bibliotheken aus den verschiedensten Bereichen wie Signalverarbeitung, Bildverarbeitung und Verschlüsselung.
Unbestritten sehen die Hersteller einen großen Zukunftsmarkt in den SoC-Bausteinen. Xilinx hat sogar seinen Marketing-Slogan in „Xilinx – All Programmable“ geändert, um sich von seinem Image als reiner FPGA-Hersteller zu verabschieden [3]. Es ist zu erwarten, dass sich im Bereich der SoCs noch einige interessante Entwicklungen ergeben werden. So hat Altera erst vor Kurzem weitere SoC-Bausteine der Reihen Arria 10 und Stratix 10 angekündigt, die bis zu vier Prozessorkerne mit einer maximalen Taktrate von 1,5 GHz integrieren sollen. Es wird wohl nicht lange dauern, bis Xilinx nachzieht.
Literatur
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Technologieknoten
[2] Zynq-7000 AP SoC Technical Refernce Manual UG585
[3] http://fpgacpu.wordpress.com/2012/05/
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| Dipl.-Ing. Martin Hofherr |
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hat an der Universität Ulm Informationstechnologie studiert und arbeitet seit 2013 bei MixedMode. Er beschäftigt sich mit der Entwicklung von Embedded Software für wissenschaftliche Laser. |
Der Autor
- Mehr Leistung, weniger Power
- Aktuelle SoCs: High Performance oder Low Power?
- Toolchain
- Enge Kopplung zwischen Prozessor und anwendungsspezifischer Hardware durch SoCs
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