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49 - ELETTRONICA OGGI 450 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2015
DIGITAL
FPGA & PROCESSOR
struttura FPGA è possibile inserire i valori temporanei in una
complessa pipeline in grado di assicurare che gli elementi DSP
abbiano a disposizione i ogni momento i dati pertinenti.
Grazie alla struttura FPGA è possibile effettuare operazioni
che non sono eseguibili facilmente in una ALU standard. Ad
esempio, le funzioni di crittografia e molti algoritmi utilizzati
nella comunicazione digitale, come i decoder Viterbi e Turbo,
spesso utilizzano il modulo e altre elaborazioni aritmetiche
non standard.
Grazie alla possibilità di avere un completo controllo degli ele-
menti logici, una ALU custom basata su FGPA garantirà qua-
si sempre risultati migliori rispetto a un’emulazione software
eseguita su un core processore standard.
Lo standard OpenCL
L’arrivo di linguaggi come OpenCL (Open Computing Langua-
ge) molto probabilmente semplificherà la creazione di copro-
cessori che possono essere gestiti con la massima flessibilità
in funzione delle particolari esigenze dell’applicazione. Anche
se OpenCL è stato sviluppato in origine per mettere a disposi-
zione la potenza di calcolo delle unità di elaborazione grafica
(GPU) ai programmatori più abituati a lavorare con architetture
di uso generale come ARM o x86, aziende come Altera hanno
adottato OpenCL con l’obiettivo di semplificare la creazione di
engine di calcolo custom.
Le funzioni OpenCL prendono la forma di kernel di calcolo: in
altre parole loop di tipo vettoriale da utilizzare per elaborare
più elementi di dati in parallelo. OpenCL comprende un am-
biente runtime che carica i kernel e i rispettivi dati nei proces-
sori target, avvia l’esecuzione e quindi carica i risultati una
volta completati i calcoli. Gli strumenti di compilazione conver-
tono l’algoritmo in linguaggio OpenCL in un’implementazione
adatta per la configurazione all’interno di un FPGA.
Un altro modo di trasferire l’overhead software dal processore
all’ FPGA prevede la riduzione della frequenza degli interrupt.
Ogni interrupt richiede che il processore arresti qualunque
operazione in corso al fine di acquisire o di inviare alcuni dati
attraverso una porta I/O. Ogni interrupt sposta e registra i con-
tenuti nello stack, impegnando cicli di clock del processore.
L’engine di calcolo analogico (ACE) integrato nei dispositivi
della linea SmartFusion di Microsemi è un processore paral-
lelo indipendente che controlla la varie porte I/O analogiche
supportate dal dispositivo.
ACE è format da due engine: SSE (Sampling Sequencing Engi-
ne) e PPE (Post-Processing Engine). Il primo acquisisce i dati
da ingressi analogici e li trasferisce al secondo che può ese-
guire funzioni quali il filtraggio passa-basso per rimuovere il
rumore e trasformare i dati in un formato funzionale per il pro-
cessore. Il trasferimento di queste funzioni nell’hardware con-
tribuisce a ridurre notevolmente l’onere legato alla gestione
degli interrupt da parte del processore.