FPGAs,Zynq和Zynq MPSoC器件的特点

FPGA技术

FPGAs,Zynq和ZynqMPSoC器件的特点说明1.1. FPGAs,Zynq和Zynq MPSoC!

Zynq是由Xilinx发布的第一个集成PL（FPGA）和PS设计的产品，而ZynqMPSoC简单来说就是Zynq7000片上系统(SoC)的进化版本，这两种器件都包括处理器系统(PS)和可编程逻辑(PL)，PL相当于现场可编程门阵列(FPGA)。如下图所示，将这三种设备类型进行了形象的比较，FPGA是没有PS部分的，Zynq MPSoC中的PS部分比Zynq中的PS性能更强大、架构也更加复杂。

接下来我们将介绍这三种设备类型的特点，并突出它们之间的相似之处和区别。

1.2. 技术时间线

在继续介绍之前，必须指出Zynq、ZynqMPSoC和FPGAs都是当前开发使用相当广泛的器件，并且它们之间的性能是相辅相成的。“最佳”器件的选择主要取决于你所创建的设计的需求。另外，三个设备分别有各自独特的特性平衡，这使得它们特别适合于一系列不同的任务和应用。

                                                                     

相较于Zynq MPSoC，大多数开发者比较熟悉Zynq，因此我们先介绍Zynq，然后介绍Zynq MPSoC，可以将两者对比，方便不熟悉Zynq MPSoC的开发者可以通过对比Zynq来快速的熟悉Zynq MPSoC。又因为FPGA 是所有SoC产品的PL部分，因此，我们最后做介绍。

1.3. 对比和讨论：FPGA,Zynq和Zynq MPSoC
1.3.1.     架构  
                                                                              

在比较FPGA、Zynq和Zynq MPSoC设备的结构时，我们可以总结出三个主要的区别：

·        Zynq和Zynq MPSoC都提供硬处理器，而FPGA不提供硬处理器。

·        与Zynq相比，Zynq MPSoC的PS更大，规格更高，种类也更多样化。

·        最大的FPGA提供的PL比最大的Zynq和Zynq MPSoC设备更多。

1.3.2.     功耗与性能

多年来，在降低功耗的同时提高性能（即最大处理频率或“速度”）方面取得了相当大的进展。如报道所述，从1985年引入Xilinx FPGA到2011年发布7系列器件，能耗（按每个逻辑单元测量）减少了1000多倍，同时性能提高了约100倍。对于快速比较我们感兴趣的器件非常有用。

1.3.2.1.       功耗

静态功耗

静态功率——就保持其配置而言，这包括芯片运行所需的功率。静态功率是由于晶体管漏电流（即使晶体管“关闭”时也会流过晶体管的电流）而产生的，并随着器件的尺寸（即晶体管的数量）而增加。静态功耗也随工艺技术、电压和工作温度而变化。

动态功耗

动态功率——由于开关活动，芯片上的设计操作产生的额外功率。它与频率有关，例如，如果以200MHz切换，触发器将消耗比100MHz更多的功率。动态功耗可以随时间而变化，这取决于电路元件的活动，也取决于提供的电压水平，以及用于实现设计的逻辑和路由。工程师可以通过优化低功耗设计来影响动态功率，例如确保电路元件的时钟频率不会高于要求。

1.3.2.2.       性能

计算性能通常根据最大处理频率进行量化。为了比较性能，可以参考PS和PL元件的最大时钟频率。

                                                                                                                                                                              

总之，FPGA和SoC器件的功耗是紧密相连的，因为所有SoC都包含一个与FPGA有效相同的PL区域。通过比较Zynq和Zynq MPSoC，发现Zynq MPSoC器件的PL中的功耗(每个逻辑单元)较低，总体性能更高，这是由于UitraScale+FPGA结构中的各种优化。在PS方面，Zynq MPSoC架构更加复杂，提供了更好的性能，并且还包括了电源管理的附加功能。