二十五年以來，賽靈思公司始終處于可編程邏輯革命的前沿，引領(lǐng)FPGA平臺技術(shù)的發(fā)明和不斷升級。 在此期間，F(xiàn)PGA所扮演的角色也從僅僅用于設(shè)計原型膠合邏輯發(fā)展到在眾多應(yīng)用和市場中成為可替代ASIC和ASSP器件的高度靈活的解決方案。 

    對于那些希望在當(dāng)今極度不穩(wěn)定的全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境中成功競爭和生存的全球性系統(tǒng)廠商來說，賽靈思FPGA已經(jīng)成為從戰(zhàn)略上來說非常關(guān)鍵的因素。對于賽靈思公司以及我們的客戶來說，曾經(jīng)的可編程革命已經(jīng)演化成“可編程必技術(shù)勢在必行”（programmable imperative）的現(xiàn)實。 

 可編程必技術(shù)勢在必行

     從客戶的角度來看，可編程技術(shù)勢在必行是企業(yè)少花錢多辦事、盡可能減少風(fēng)險以及為了生存而保證產(chǎn)品差異化的需要。 本質(zhì)上就是追求同時滿足互相沖突的要求。這些看起來互相沖突的要求源于不斷演化的產(chǎn)品要求，如成本、功耗、性能和密度，以及不斷加劇的商業(yè)挑戰(zhàn)，如市場窗口不斷縮小、易變的市場需求、有限的工程預(yù)算、不斷攀升的ASIC和ASSP沉沒工程成本、越來越高的復(fù)雜性以及不斷增加的風(fēng)險。 

    對賽靈思來說，要滿足對可編程技術(shù)勢在必行的需求需要從兩方面做工作。 首先是通過可編程硬件的不斷創(chuàng)新，在每個工藝結(jié)點在FPGA關(guān)鍵性能指標(biāo)的每個方面（價格、功率、性能、密度、功能以及可編程能力）都提供業(yè)界領(lǐng)先的價值。 第二點就是要為客戶提供更簡單、更智能并且戰(zhàn)略上更可行的設(shè)計平臺，幫助他們在眾多行業(yè)中創(chuàng)建世界一流的基于FPGA的解決方案。這也就是賽靈思所稱的目標(biāo)設(shè)計平臺（targeted design platforms）。 

    賽靈思目標(biāo)設(shè)計平臺提供了靈活性、可用性以及開發(fā)速度的完美組合。 簡要看一下目標(biāo)設(shè)計平臺的三層結(jié)構(gòu)就可以清晰地看到賽靈思是如何做到這一點的（參考圖1）。 

圖 1：目標(biāo)設(shè)計平臺（Targeted Design Platform）

    賽靈思目標(biāo)設(shè)計平臺支持客戶用更少的時間完成應(yīng)用基礎(chǔ)部分，從而可以將更多的時間用于提供設(shè)計所獨有的價值。

  基礎(chǔ)平臺

     基礎(chǔ)平臺是為賽靈思所有新硬件產(chǎn)品提供支撐的基礎(chǔ)，同時也是所有賽靈思目標(biāo)設(shè)計平臺的基礎(chǔ)。 因此，也是開發(fā)和運行客戶軟件應(yīng)用和硬件設(shè)計的最基礎(chǔ)的平臺。 

    基礎(chǔ)平臺包括一組完好集成的、充分測試和認(rèn)證的組件，可幫助客戶立即開始設(shè)計。  

這些基本組件包括：  

• FPGA 硬件
• ISE Design Suite設(shè)計環(huán)境
• 第三方綜合、仿真和信號綜合工具
• 通用的參考設(shè)計，如存儲器接口和配置設(shè)計
• 用于運行參考設(shè)計的開發(fā)板
• 眾多應(yīng)用廣泛的IP，如GigE、Ethernet、存儲器控制器以及PCIe 

特定領(lǐng)域平臺

      目標(biāo)設(shè)計平臺的下一層是領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_。 領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_通常在基礎(chǔ)平臺發(fā)布后三到六個月發(fā)布。每個領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_瞄準(zhǔn)賽靈思FPGA三大用戶群體中的一個群體：嵌入式處理開發(fā)人員，數(shù)字信號處理（DSP）開發(fā)人員，或邏輯/連接功能開發(fā)人員。 這也是目標(biāo)設(shè)計平臺的真正威力開始顯現(xiàn)的地方。 

    領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_對基礎(chǔ)平臺進(jìn)行的提升，通常集成了一組可預(yù)測的、可靠且智能的專用技術(shù)，包括：  

• 更高級設(shè)計方法學(xué)和工具
• 領(lǐng)域?qū)Ｓ玫那度胧?、DSP和連接功能IP
• 領(lǐng)域?qū)Ｓ玫拈_發(fā)硬件和子卡
• 針對嵌入式處理、連接功能和DSP而優(yōu)化的參考設(shè)計
• 操作系統(tǒng)（嵌入式處理所需的）和軟件  

    這些平臺中的每個組件和單元都經(jīng)過了測試和認(rèn)證，并且由賽靈思和合作伙伴提供支持。 利用合適的領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_開始設(shè)計能夠節(jié)約數(shù)周甚至數(shù)月的開發(fā)時間。 

 特定市場平臺  

     市場專用平臺綜合了多種相關(guān)技術(shù)，可幫助軟件或硬件開發(fā)人員快速構(gòu)建并運行特殊的應(yīng)用或解決方案。 市場專用平臺針對汽車、消費、軍事/航空航天、通信、音頻視頻廣播或工業(yè)科學(xué)醫(yī)療等特定市場而優(yōu)化，集成了基礎(chǔ)平臺和領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_的資源，同時還提供客戶專用軟件和硬件設(shè)計中用得到的更高級組件。 

    與基礎(chǔ)平臺和領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_相比，市場專用平臺可能更多地信賴第三方認(rèn)證IP。 市場專用平臺包括： 基礎(chǔ)平臺和領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_、參考設(shè)計、以及用于運行參考設(shè)計電路板（或子板）。所有這些都針對特定的市場（如，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)、視頻數(shù)據(jù)分析以及顯示處理等）而優(yōu)化。 

    賽靈思公司通常在發(fā)布領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_之后三到六個月發(fā)布市場專用平臺，主要是通過瞄準(zhǔn)關(guān)鍵增長市場的參考設(shè)計、IP和軟件來進(jìn)一步增強(qiáng)領(lǐng)域?qū)Ｓ闷脚_。 最初，賽靈思瞄準(zhǔn)的市場主要包括通信、汽車、視頻和顯示等。所提供的平臺組件可幫助快速完成設(shè)計中大多數(shù)的基本但又耗費精力的工作，這樣可以進(jìn)一步將客戶從這部分工作中解脫出來，從而能夠?qū)⒕φ嬲杏跒樽罱K解決方案創(chuàng)造獨特的價值。 

    這種系統(tǒng)化的平臺開發(fā)和發(fā)布策略為賽靈思及其客戶提供了持續(xù)不斷地高效滿足“可編程技術(shù)勢在必行”這一現(xiàn)實需求的框架。 

 平臺的支持性要素

      賽靈思公司對這些平臺的不斷增強(qiáng)使得目標(biāo)設(shè)計平臺的可用性和性能都大大提高。 這些基礎(chǔ)性的改變和增強(qiáng)主要集中在六個主要方面：  

• 設(shè)計環(huán)境增強(qiáng)
• 提出并實現(xiàn)“可插接IP”概念
• 新的經(jīng)過認(rèn)證的參考設(shè)計
• 可擴(kuò)展的統(tǒng)一開發(fā)板和套件策略
• 生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴擴(kuò)展
• 支持目標(biāo)設(shè)計平臺方法的設(shè)計服務(wù)  

設(shè)計環(huán)境增強(qiáng)

    Virtex-6 和 Spartan-6可編程器件所提供的高性能豐富資源，相關(guān)目標(biāo)設(shè)計平臺也提供了強(qiáng)大功能。這些都使得單一設(shè)計流程或環(huán)境無法滿足所有設(shè)計人員的需求。 系統(tǒng)設(shè)計師、算法設(shè)計人員、軟件編程人員以及邏輯設(shè)計人員分別屬于不同的用戶群體，每個都對設(shè)計方法和相關(guān)設(shè)計環(huán)境有著獨特的要求。 與采用獨立修正工具解決問題的思路不同，賽靈思公司針對每一用戶提供所需要的或優(yōu)選的設(shè)計方法學(xué)，即利用最合適的設(shè)計流程來滿足其特定需要。 在這一層次上，設(shè)計語言可以是HDL (VHDL/Verilog) 、 C、C++、Matlab或其它某類設(shè)計人員廣泛使用的高層語言。設(shè)計抽象也從模塊或器件，延伸到系統(tǒng)級。 結(jié)果就是為每一用戶群體提供了最適用的設(shè)計方法學(xué)和完整的設(shè)計流程，包括設(shè)計創(chuàng)建、設(shè)計實現(xiàn)以及設(shè)計驗證。 

    為說明這一問題的復(fù)雜性，我們來看一下“邏輯設(shè)計人員”這一用戶群體。要充分了解他們，就必須考慮這一群體在不同專業(yè)技術(shù)層次的需求。 這一群體的一個最基本特點是希望用最少的工作量或知識就能夠完成設(shè)計，即他們是所謂的“按鈕式用戶”（push-button user）。 按鈕式用戶只需要“夠好”的結(jié)果就行了。 與他們不同，更為高級的用戶就需要一定程度的交互能力來從設(shè)計中獲得更大的價值。而“專業(yè)級用戶”則需要對大量的參數(shù)進(jìn)行完全的控制。 再考慮一下傳統(tǒng)的ASIC設(shè)計人員，由于ASIC開發(fā)不斷提高的成本和風(fēng)險，他們需要將原有設(shè)計移植到FPGA（一個正在發(fā)展的趨勢）。很明顯，賽靈思公司必須提供每一類用戶所熟悉的能夠滿足他們要求的目標(biāo)設(shè)計流程和工具。 

    ISE Design Suite最新版本包括的大量修改都是與實現(xiàn)目標(biāo)設(shè)計平臺相關(guān)的。 新版本提供了完全的工具鏈，可滿足嵌入式、DSP以及邏輯和連接功能設(shè)計人員等每個用戶群體的專家級用戶需求，同時還包括了針對按鈕式用戶和ASIC設(shè)計師等群體的特殊調(diào)整。 嵌入式和DSP設(shè)計流程的緊密集成可支持單系統(tǒng)內(nèi)無縫集成嵌入式、DSP、IP和用戶模塊。 

    為進(jìn)一步提高生產(chǎn)力并幫助用戶更好地管理設(shè)計復(fù)雜性，新版ISE Design Suite支持設(shè)計人員通過在設(shè)置中簡單地選擇設(shè)計目標(biāo)來確定面積、性能或功耗要求。 然后，設(shè)計工具就會通過特別的優(yōu)化來幫助滿足設(shè)計目標(biāo)。 此外，ISE Design Suite還大大加快了布局布線和仿真運行速度，編譯時間縮短了一倍。 最后，賽靈思還采用了FLEXnet許可證技術(shù)，通過流動許可證跟蹤設(shè)計工具使用情況。 

 可插接IP（Socketable IP）

     賽靈思發(fā)明了可插接IP（socketable IP）這一詞來表示不需要很多支持客戶就可方便使用的IP，也就是即插即用型IP。 遠(yuǎn)在制定即插即用型IP標(biāo)準(zhǔn)之前，賽靈思早就已經(jīng)在開發(fā)IP核。 然而，過去10多年，隨著IP行業(yè)逐漸成熟，擁有大型IP庫的企業(yè)開始認(rèn)真考慮保存和擴(kuò)展這一投資的方法。 為實現(xiàn)這些目標(biāo)，IP行業(yè)采用的標(biāo)準(zhǔn)之一就是IP-XACT。 賽靈思也開始采用這一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的IP庫格式。將 ISE Design Suite中的CORE Generator(TM)工具開放給第三方和客戶IP，從而支持設(shè)計重利用。 COREGenerator 軟件提供了用戶可定制的功能目錄。就復(fù)雜度來說，從存儲器和FIFO等通用功能，直到濾波器和變換等系統(tǒng)級構(gòu)建模塊都有。 

    此外，賽靈思還采用并擴(kuò)展了建議的IEEE IP Quality (QIP)標(biāo)準(zhǔn)，并將其同時用于賽靈思自己以及合作伙伴開發(fā)的IP。 作為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商，賽靈思公司很久之前就開發(fā)并提供專有的加密技術(shù)，并且是唯一經(jīng)過認(rèn)證的符合美國國內(nèi)政府標(biāo)準(zhǔn)的安全解決方案FPGA供應(yīng)商。 現(xiàn)在，賽靈思正在利用其豐富的知識和經(jīng)驗來幫助推動IEEE標(biāo)準(zhǔn)（IEEE Std 1735）。 一旦獲得批準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)將可使賽靈思簡化IP庫中所有可插接IP（無論是誰開發(fā)的）的安全保證。 

 經(jīng)過認(rèn)證的參考設(shè)計

      通過認(rèn)證參考設(shè)計的分類方法，賽靈思與強(qiáng)大的第三方合作伙伴一起理順了參考設(shè)計的開發(fā)和提供過程。 認(rèn)證參考設(shè)計滿足并超過標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)計的要求。 賽靈思將會繼續(xù)支持許多標(biāo)準(zhǔn)參考設(shè)計（參考表1），但認(rèn)證參考設(shè)計將盡可能基于經(jīng)過認(rèn)證的IP組件。他們在目標(biāo)硬件上的使用是有保證的，并且在產(chǎn)品生命周期內(nèi)都能夠獲得支持。 

    這一創(chuàng)新的影響為多個領(lǐng)域提供了一個共同的起始點，可滿足不同用戶群體的要求，因此將會涉及到目標(biāo)設(shè)計平臺的每一層。 這樣，新的基礎(chǔ)平臺將為所有領(lǐng)域提供更大的互操作能力并提高易用性。

 表1： 參考設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)矩陣

 統(tǒng)一的開發(fā)板戰(zhàn)略  

     從Virtex-6 和 Spartan-6系列開始，賽靈思采用了新的統(tǒng)一開發(fā)板策略，使得賽靈思公司及其生態(tài)合作伙伴廠商更高效地創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化的互相協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)開發(fā)板。 這些可擴(kuò)展的靈活的基礎(chǔ)開發(fā)板都采用了子卡擴(kuò)展的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)FPGA多層板（FMC）。 VITA支持的FMC (VITA 57)標(biāo)準(zhǔn)在開發(fā)時就考慮到了FPGA，并且獲得越來越多的硬件、開發(fā)板和系統(tǒng)廠商支持。 我們所有的基礎(chǔ)開發(fā)板都采用這一標(biāo)準(zhǔn)，因此為所有賽靈思目標(biāo)設(shè)計平臺創(chuàng)造了一個統(tǒng)一的可擴(kuò)展的板開發(fā)機(jī)制。 

生態(tài)系統(tǒng)和合作伙伴擴(kuò)展

    過去二十多年時間里，賽靈思公司及我們的合作伙伴通過賽靈思合作伙伴計劃開發(fā)了大量IP、開發(fā)板、工具、服務(wù)以及技術(shù)支持項目。 在這些聯(lián)盟合作伙伴的基礎(chǔ)上，目標(biāo)設(shè)計平臺將會在第三方IP、軟件、開發(fā)板和設(shè)計服務(wù)方法有更長足的發(fā)展，并且能夠更好地為客戶設(shè)計服務(wù)。 為了更好地促進(jìn)合作伙伴產(chǎn)品與賽靈思設(shè)計平臺的集成，賽靈思正在從傳統(tǒng)的封閉平臺方法向開放平臺方法轉(zhuǎn)變。 具體來說，賽靈思正在進(jìn)一步轉(zhuǎn)向行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口。 例如在IP領(lǐng)域，賽靈思開始采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)互連標(biāo)準(zhǔn)、IP庫標(biāo)準(zhǔn)以及業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的加密方法。 賽靈思還將定義并開發(fā)應(yīng)用編程接口，進(jìn)一步方便在用戶設(shè)計流程中采用第三方工具，從而真正使用戶能夠方便地使用同類最佳的設(shè)計創(chuàng)建、驗證和實施工具。 

    這些改變極大地方便了設(shè)計人員以及賽靈思第三方聯(lián)盟合作伙伴，使他們能夠更容易地將自己的產(chǎn)品和服務(wù)集成到標(biāo)準(zhǔn)化的開發(fā)、集成和最終提供體系中來。 這些改變將會極大提高第三方聯(lián)盟合作伙伴以及我們共同客戶的開發(fā)效率。 

 工程服務(wù)   

    賽靈思公司提供的工程服務(wù)以及第三方聯(lián)盟合作伙伴提供的經(jīng)過認(rèn)證的服務(wù)進(jìn)一步增強(qiáng)了目標(biāo)設(shè)計平臺，允許客戶將更多精力集中在核心競爭力所在、進(jìn)一步提高從產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品上市的速度并降低固定工程成本。 這些服務(wù)為客戶提供了所需要的工程資源，可幫助他們提升自己的設(shè)計團(tuán)隊。同時這些服務(wù)還為客戶提供專業(yè)的針對特定設(shè)計的建議。 賽靈思公司根據(jù)客戶要求來定制其工程服務(wù)，范圍從實際動手的培訓(xùn)直到提供全面的設(shè)計創(chuàng)建和實現(xiàn)服務(wù)。 

    具體來說，賽靈思工程服務(wù)包括賽靈思設(shè)計服務(wù)、鈦金級特種工程服務(wù)以及QuickStart! 賽靈思設(shè)計服務(wù)的FPGA設(shè)計專業(yè)人士可幫助客戶完成所有設(shè)計或其中某些部分。 這些資深的專家隊伍能夠為客戶提供專注于項目設(shè)計和管理的交鑰匙式開發(fā)能力。 鈦金級特種工程服務(wù)為客戶提供專門化的FPGA能力。這一現(xiàn)場工程服務(wù)方式專注于目標(biāo)設(shè)計平臺的基礎(chǔ)級和領(lǐng)域?qū)Ｓ眉墸ㄈ缣峁〧PGA嵌入式設(shè)計經(jīng)驗）。 QuickStart!是一種預(yù)先定制的服務(wù)選擇，為客戶提供兩天的專門培養(yǎng)和三天的實際動手培訓(xùn)，利用基礎(chǔ)平臺級以及領(lǐng)域?qū)Ｓ眉壍亩喾N不同組件為客戶設(shè)計提供支持。

 目標(biāo)設(shè)計平臺應(yīng)用舉例

例子: Spartan-3A DSP FPGA視頻入門套件  

    通過Spartan-3A DSP FPGA 和視頻入門套件的推出，賽靈思成功地測試和驗證了目標(biāo)設(shè)計平臺概念的相當(dāng)大部分。 Spartan-3A DSP FPGA視頻入門套件采用的基礎(chǔ)平臺包括一片Spartan-3A DSP3400A FPGA和基礎(chǔ)IP。 從這里出發(fā)，賽靈思添加了領(lǐng)域?qū)Ｓ玫慕M件，如一塊FMC-Video I/O子卡，一個CMOS相機(jī)模塊以及全面的賽靈思開發(fā)工具，包括一年的嵌入式開發(fā)套件和System Generator for DSP使用許可。 為加速開發(fā)過程，這一市場專用平臺還包括了圍繞一種嵌入式設(shè)計框架的視頻參考設(shè)計，用戶可以快速方便地定制來實現(xiàn)視頻流水線模塊。 利用參考設(shè)計作為起點，用戶在數(shù)小時內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)可運行的定制視頻設(shè)計。 此外，客戶還可直接拖動使用豐富的賽靈思IP庫和參考設(shè)計，并將其置入開發(fā)套件所提供的基本參考設(shè)計框架中。 

    這一方法將應(yīng)用于包括 Spartan-6 和 Virtex-6 FPGA在內(nèi)的所有新推出的產(chǎn)品系列中，進(jìn)一步彰顯目標(biāo)設(shè)計平臺的價值。這樣，客戶不需要再從開發(fā)基本的硬件電路板或基本設(shè)計和框架入手，就可直接進(jìn)入具體應(yīng)用的開發(fā)過程。 

 總結(jié)  

    產(chǎn)品和技術(shù)復(fù)雜性不斷提高，開發(fā)周期卻越來越短，預(yù)算也更為緊張。因此，要做到完全的敏捷，開發(fā)團(tuán)隊需要新的設(shè)計方法和工具。 Virtex-6 和 Spartan-6系列器件以及目標(biāo)設(shè)計平臺戰(zhàn)略同時推出是賽靈思公司致力于幫助客戶滿足可編程能力必不可少這一現(xiàn)實需求的長期戰(zhàn)略在執(zhí)行過程中的一個重要轉(zhuǎn)折點。