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Programmierung leicht gemacht

22. Juni 2021, 08:42 Uhr   |  Iris Stroh

Programmierung leicht gemacht
© WEKA Fachmedien/Intel

Ein zentraler Bestandteil von Intels Softwarestrategie ist Intel oneAPI. Ziel dieser Initiative ist es, ein einheitliches und offenes Programmiermodell über verschiedene Architekturen hinweg zu schaffen.

Für die Programmierung von FPGAs nutzen Hardware-Entwickler eine Hardware-Beschreibungssprache wie Verilog oder VHDL. Aber auch Nicht-Spezialisten können laut Gerhard Nedok, Market Development Engineer von Arrow, die Intel-PLDs nutzen und zwar mithilfe von oneAPI oder VHD+.

2019 hatte Intel die Industrieinitiative »oneAPI« vorgestellt, bei der es darum geht, ein offenes, standardbasiertes, einheitliches Programmiermodell zu realisieren, mit der die Entwicklung über die verschiedensten Architekturen –CPU, GPU, FPGA und Beschleuniger – vereinfacht werden soll. Damals wurde auch eine Beta-Version von Intel vorgestellt, die eine Programmierung mithilfe der Intel-Sprache DPC++ (Data Parallel C++), eine API-basierter Programmierung mit einer Reihe von Bibliotheken, erweiterte Analyse- und Debug-Tools und anderen Komponenten enthielt. Intel hat oneAPI bereits damals als Reise bezeichnet, sprich Weiterentwicklungen sind quasi vorprogrammiert.

Was soll oneAPI bringen?

Als die Initiative angekündigt wurde, hat Intel betont, dass oneAPI Intels »Software-First-Strategie« unterstreicht. Die Möglichkeit, über verschiedene Architekturen (CPU, GPU, FPGA und andere Beschleuniger) hinweg zu programmieren, sei für datenzentrierte Workloads entscheidend. Denn diese erfordern heterogene Architekturen, wovon Intel überzeugt ist, dass darin die Zukunft liegt. Mussten bislang Entwickler typischerweise für jede Hardware-Plattform separate Codes pflegen, die mit unterschiedlichen Sprachen, Bibliotheken und Software-Tools programmiert werden mussten, soll oneAPI alles vereinfachen. Mit oneAPI können Entwickler ihren Code und ihre Workloads in der Intel DevCloud für oneAPI auf den verschiedenen Intel-Architekturen testen, einschließlich der FPGAs von Intel.

»Das Intel FPGA Add-on for oneAPI Base Toolkit ist speziell für FPGAs optimiert«, erklärt Nedok von Arrow weiter. Damit ließen sich FPGA-Workloads problemlos beschleunigen, aber auch die FPGA-Entwicklungszeit um Wochen reduzieren. Nedok: »Mit dem Add-on können komplexe Hardware-Designs mithilfe der DPC++-Sprache von Intel und SYCL implementiert werden.« Entwickler können dank schneller iterativer Entwicklungsschritte ihre Designs einfach verbessern und mithilfe des Intel VTune Profiler die erreichte Leistung analysieren und graphisch darstellen. »Mit diesem Add-on und der damit mitgelieferten Quartus Prime Pro Edition Software können RTL-Bitstreams für die FPGAs generiert werden«, so Nedok weiter.

VHDPlus Core MAX10 - Entwicklungs-Board
© Arrow

VHDPlus Core MAX10 - Entwicklungs-Board

Es geht aber auch kleiner

oneAPI ist eine Variante, die Programmierung mit Intel-FPGAs zu vereinfachen. Arrow bietet aber auch noch eine weitere Lösung: VHDPlus Core MAX10 – mit dieser Entwicklungskarte ist »für alle der Einstieg in die FPGA-Programmierung«, so Nedok. Denn dank der vielen I/Os, einem internem A/D-Wandler, großem RAM, Flash und einem Onboard-USB-Programmer lassen sich auch komplexe Projekte realisieren, bei denen viele Komponenten und ein interner Arduino-kompatibler Prozessor zusammenarbeiten. Nedok weist noch auf einen weiteren Vorteil hin: »Im Gegensatz zu anderen günstigen Entwicklungsboards verfügt das VHDPlus Core MAX10 über einen High-Speed-Anschluss gemäß CRUVI-Standard, der es ermöglicht, z.B. Kamera, Display, RAM, Ethernet etc. über differentielle I/Os anzuschließen, so dass das FPGA sein volles Potential ausschöpfen kann.

Auf dem Board ist das MAX10-FPGA von Intel mit 8.000 Logikelementen integriert. Die Bausteine eignen sich für Aufgaben wie die Steuerung von Robotern bis hin zur Verarbeitung von Audio- und Videosignalen. Im Gegensatz zu anderen FPGAs sind die MAX10-FPGAs mit integriertem Flash und einem A/D-Wandler ausgestattet, so dass Entwickler Ihre Programme direkt auf dem Chip speichern können und keinen externen ADC zum Auslesen von Analogwerten verwenden müssen.

Mit VHDPlus Core MAX10 enthalten die Entwickler aber auch Bibliotheken, bis hin zur grafischen Pin-Belegung. Das Board muss einfach mit einem USB-Kabel an den PC angeschlossen werden. »Dann kann der Neuling nicht nur anfangen, das FPGA zu programmieren, sondern auch Daten über die gleiche USB-Verbindung senden und empfangen.

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