Микросхемы с программируемой логикой (ПЛИС/FPGA) обеспечивают максимальную гибкость, в том числе, и при разработке новых процессорных архитектур. Компания S2C, известный поставщик средств разработки и прототипирования микроэлектроники начала поставки новых систем эмуляции и отладки под общим названием Prodigy Logic Matrix.

Требования к вычислительным мощностям, в том числе, и самих ПЛИС, постоянно растут. Нередко речь заходит о создании систем, включающих в себя более одной такой микросхемы, а иногда речь идёт о десятках ПЛИС, которые должны работать в составе одного вычислительного комплекса. Но встаёт вопрос об оптимальной системе интерконнекта, единого ответа на который в индустрии нет.

Новые системы Prodigy Logic Matrix позволяют обойти данный вопрос, поскольку не имеют жёстко заданной схемы межсоединений. Каждый такой модуль S2C содержит 8 мощных ПЛИС, в стандартную стойку может входить до 8 модулей, что дает тестовый комплекс из 64 ПЛИС в одной стойке. И это не предел, предусмотрена возможность дальнейшего расширения.

В основе каждого модуля Prodigy Logic Matrix лежит 20-нм матрица Xilinx Virtex UltraScale VU440. Это проверенное временем и хорошо задокументированное решение, имеющее свыше 5,5 миллионов логических ячеек, 2880 слайсов DSP и 48 трансиверов со скоростью 16,3 Гбит/с. Ожидаемый масштаб эмуляции ASIC в для LX1 составляет 240 миллионов ASIC-вентилей на каждую ПЛИС. Уже во втором квартале компания собирается выпустить вторую версию Logic Matrix LX2 на базе более сложных чипов Xilinx UltraScale+ VU19P, что должно повысить масштаб эмуляции до 392 миллионов ASIC-вентилей. Пока речь идёт о поставках первой версии Logic Matrix, которые уже начались.

Возвращаясь к вопросу о межсоединениях: каждая из восьми ПЛИС на плате Logic Matrix окружена множеством высокоплотных разъёмов Samtec: 64 LVDS, 80 mini-SAS и 8 специализированных высокоскоростных порта. Для связи между соседними FPGA используется интерконнект ShortBridge, а для остальных — SysLink. Кроме того, есть TransLink со встроенными SerDes-блоком для удалённого подключения по медным или оптическим кабелям.

Prodigy Logic Matrix может работать совместно с другими компонентами S2C, включая отладочные модули MDM Debug и ProtoBridge; последний посредством интерфейса AXI-PCIe позволяет подключать рабочую станцию, управляющую всей системой. Кроме того, в системе Prodigy Logic Matrix предусмотрен богатый набор разнообразных дочерних плат Prototype Ready IP с поддержкой PCI Express, USB, Ethernet, HDMI и ряда других интерфейсов. Также в состав входит необходимое программное обеспечение и библиотеки. Более подробную информацию можно запросить непосредственно у компании S2C.

FPGA всегда выручали разработчиков, когда требовалась гибкость в конфигурировании, но именно сегодня ПЛИС выходят на новый уровень и находят применение во всё большем количестве сценариев — в «умных» сетевых адаптерах, в системах машинного обучения, в прототипировании новых процессоров и во многих других. Одной из популярных серий ПЛИС является Intel Stratix, а сейчас S2C, известный разработчик средств прототипирования, представил новый комплекс на базе Stratix 10 GX.

ПЛИС удобны, в числе прочего, тем, что позволяют сэмулировать практически любую процессорную архитектуру. Конечно, такой «процессор» будет работать намного медленнее полностью реализованного в кремнии, но зато программируемость матриц позволяет производить отладку и усовершенствование архитектуры ещё на этапе проектирования. Существуют даже эмуляторы игровых консолей, реализованные полностью на ПЛИС и воспроизводящие все ошибки и особенности оригинальных приставок, которые часто использовались создателями игр для достижения какого-либо эффекта. Это наиболее точный способ эмуляции аппаратных решений.

Но разработка современных процессоров и SoC требует большого количества логических ячеек, поскольку такие архитектуры намного сложнее архитектур прошлого. И такой известный разработчик систем прототипирования, как S2C, предложила своё видение «аппаратного эмулятора», заложив в его основу сверхмощные матрицы Intel Stratix 10 GX 10M. Это одна из самых мощных в мире ПЛИС, с более чем 10 миллионами логических элементов и 48 трансиверами, каждый из которых развивает 17,5 Гбит/с, а внутренние части микросхемы связаны шиной EMIB, и межкристальная скорость составляет 6,5 Тбит/с.

S2C создаёт полные комплексы прототипирования на базе ПЛИС Xilinx или Intel

Новинка S2C носит название Prodigy Logic System Quad 10M. Она довольно компактна, но тем не менее, включает в себя четыре микросхемы Stratix 10 GX 10M. Таким образом, общее количество элементов в системе достигает 40,8 миллионов, а количество слайсов DSP — почти 14 тысяч. Компания говорит об эквиваленте 300 миллионов элементов ASIC, это число выглядит весьма внушительно. Заявляется также о самом выгодном соотношении удельной стоимости в пересчёте на ячейку.

Система содержит встроенный отладочный модуль (Prodigy Multi-Debug Module), способный работать в различных режимах. За счёт наличия 4608 высокоскоростных линий ввода-вывода обеспечивается подключение различных дочерних карт, так что система полностью модульная. Уже на старте поставок компания S2C говорит о совместимости более чем с 90 прототипами дизайнов и бесшовной интеграции с уже имеющимися средствами разработки, такими как Prodigy Player Pro и Prodigy ProtoBridge.

Основное назначение Quad 10M — разработка SoC нового поколения, особенно делается упор на беспроводные сети пятого поколения. Заказать S2C Prodigy Logic System Quad 10M можно уже сейчас, для этого можно воспользоваться формой заказа на сайте разработчика.