회사 블로그 Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q 쿼드 코어 Zynq™ UltraScale+™ MPSoC FPGA

셰인젠 밍기다 전자제품회사XAZU2EG-1SBVA484Q쿼드 코어 ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA

의XAZU2EG-1SBVA484QZynqTM UltraScale+TM MPSoC (Multi-Processor System-on-Chip) 시리즈의 고도로 통합된 고 신뢰성 장치입니다.그것은 프로그래밍 가능한 논리 (PL) 와 함께 쿼드 코어 ARM® Cortex®-A53 애플리케이션 프로세서를 깊이 통합하는 구조를 갖추고 있습니다.16nm FinFET 프로세스에 기반하여 높은 성능, 낮은 전력 소비 및 유연한 프로그래밍을 균형있게합니다. 특히 자동차 전자제품과 같은 까다로운 애플리케이션에 설계되었습니다.산업 자동화 및 의료 장비, 그것은 컴퓨팅, 제어 및 연결을 통합하는 임베디드 코어 장치입니다.

I. 핵심 구조 및 구성 요소XAZU2EG-1SBVA484Q

XAZU2EG-1SBVA484Q는 이질적인 멀티 프로세서 SoC 아키텍처를 채택하고 있으며, 코어는 프로세싱 시스템 (PS) 및 프로그래밍 가능한 로직 (PL) 으로 두 부분으로 구성됩니다.이 두 구성 요소는 고속 AXI 인터페이스를 통해 원활하게 연결됩니다., 하드웨어와 소프트웨어가 협동하여 작동 할 수 있도록합니다. 일반용 프로세서의 유연한 제어 기능을 FPGA의 프로그래밍 가능한 병렬 처리 장점과 결합합니다.따라서 프로세서와 FPGAs를 분리하는 전통적인 디자인과 관련된 성능 병목을 극복합니다..

1처리 시스템 (PS): 멀티 코어 코프로세싱, 균형 성능 및 실시간 기능

프로세싱 시스템은 여러 시나리오에서 컴퓨팅 요구를 충족시키기 위해 여러 유형의 고성능 프로세서 코어를 통합하여 장치의 제어 코어로 작용합니다.구체적인 구성은 다음과 같습니다.:

- 쿼드 코어 ARM® Cortex®-A53 MPCoreTM: 애플리케이션 프로세싱 유닛 (APU) 역할을 하며 ARMv8-A 아키텍처를 채택하고 듀얼 64비트/32비트 운영 모드를 지원합니다.최대 시계속도 1.2GHz, 하드웨어 가상화, ARM TrustZone® 보안 기능, 그리고 Neon 고급 SIMD 미디어 처리 엔진과 단일/두중 정밀 부동 소수점 단위 (FPU),최대 2의 성능을 제공합니다..3 DMIPS/MHz. 리눅스 및 FreeRTOS와 같은 운영 체제를 효율적으로 실행하여 데이터 처리, 프로토콜 분석 및 인간-기계 상호 작용을 포함한 복잡한 애플리케이션 계층 작업을 처리합니다.

- 듀얼 코어 ARM® CortexTM-R5 MPCoreTM: 실시간 처리 장치 (RPU) 로 작동하며 최대 600MHz 클럭 속도와 함께 ARMv7-R 아키텍처를 사용합니다.로크 스테이프 및 독립적인 동작 모드 모두 지원, 그것은 높은 신뢰성과 낮은 지연 시간을 제공하며 자동차 ADAS에서 산업 모션 제어 및 실시간 의사 결정과 같은 실시간 제어 작업을 처리하도록 특별히 설계되었습니다.그것은 효과적으로 APU를 풀고, 따라서 시스템의 전반적인 응답 속도를 향상시킵니다.

- ARM MaliTM-400 MP2 그래픽 처리 장치: 최대 클럭 속도가 667MHz인 통합 그래픽 가속 엔진, 2D/3D 그래픽 렌더링을 지원합니다. OpenGL ES 1과 호환됩니다.1, 2.0, 그리고 OpenVG 1.0, 1.1 표준, 1080p 해상도의 그래픽 디스플레이를 가능하게합니다. 그래픽 사용자 인터페이스가 필요한 임베디드 애플리케이션에 적합합니다.산업용 제어 터미널 및 의료 영상 디스플레이.

- 칩 내 메모리 및 메모리 컨트롤러: 신뢰할 수 있는 데이터 저장을 보장하기 위해 ECC 지원으로 256KB의 칩 내 RAM (OCM) 를 특징으로합니다.통합된 DDR 컨트롤러는 DDR4 및 LPDDR4와 같은 외부 메모리를 지원합니다., 높은 대역폭 데이터 액세스 요구 사항을 충족시키기 위해 저장 용량을 추가로 확장합니다. 또한 L1 및 L2 캐시로 장착됩니다.32KB의 명령/데이터 L1 캐시 (코어별 독립) 와 1MB의 공유 L2 캐시, 데이터 읽기 / 쓰기 효율을 크게 향상시키고 프로세서 지연 시간을 줄입니다.

2프로그래밍 가능한 로직 (PL): 사용자 정의 요구 사항을 충족시키기 위해 유연하고 구성 할 수 있습니다.

프로그래밍 가능한 로직 섹션은 Xilinx UltraScaleTM 아키텍처를 기반으로 하며, 높은 로직 밀도, 높은 대역폭 및 낮은 전력 소비를 특징으로 합니다.특정 응용 시나리오에 맞게 프로그래밍을 통해 사용자 정의 할 수 있습니다., 다양한 인터페이스 확장, 병렬 처리, 신호 획득 및 처리 기능을 가능하게합니다. 구체적인 매개 변수는 다음과 같습니다.

- 논리 단위: 복잡한 디지털 논리 기능을 구현 할 수있는 약 82K 논리 단위를 통합합니다.다양한 복잡성의 사용자 정의 알고리즘과 인터페이스 프로토콜을 수용하기 위해 복합 및 연속 논리의 유연한 구성을 지원합니다..

- 메모리 리소스: 블록 RAM 및 UltraRAM과 같은 다양한 칩 내 메모리 리소스를 포함합니다. 블록 RAM는 고속 듀얼 포트 스토리지를 제공합니다.UltraRAM은 높은 용량과 낮은 전력 소비를 제공합니다, 데이터 캐시 및 FIFO 설계에 적합하며 병렬 처리 중에 고속 데이터 교환을 보장합니다. 분산 RAM도 지원되며 메모리 유연성을 더욱 향상시킵니다.

- DSP 슬라이스: 240개의 DSP 슬라이스를 통합하고, 각 슬라이스는 27x18의 표시된 곱셈, 48비트 덧셈/ 축적 연산을 지원하며, 27비트 전 합을 지원합니다. 891MHz의 주파수에서 작동합니다.대역폭 성능은 6.3 TeraMAC, 디지털 신호 처리, 필터링 및 푸리에 변환과 같은 고성능 컴퓨팅 시나리오에 적합합니다.의료 영상 촬영 및 산업 신호 분석에 적용되는 것을 포함하여.

- I/O 리소스: 구성 가능한 I/O 핀 82개를 제공하며, LVCMOS, LVDS 및 SSTL를 포함한 여러 전압 표준을 지원하며, 전압 범위는 1.0V에서 3.3V입니다.프로그램 가능한 I/O 지연과 SerDes 기능을 갖추고 있습니다., 다양한 외부 주변 장치 및 인터페이스에 대한 유연한 연결을 가능하게하여 다양한 시나리오에서 신호 전송 요구 사항을 충족합니다.

II. 주요 기능적 장점XAZU2EG-1SBVA484Q

1이질적인 멀티 코어 조정: 성능과 실시간 역량을 균형을 맞추기

쿼드 코어 코텍스-A53는 고성능 애플리케이션 처리를 처리하고, 듀얼 코어 코텍스-R5는 실시간 제어에 초점을 맞추고, Mali-400 MP2는 그래픽 가속을 처리합니다.프로그램 가능한 논리의 병렬 처리 기능과 함께 작업하고 결합합니다., 이 구성 요소는 가장 적합한 처리 장치에 다양한 유형의 작업을 할당 할 수 있습니다.이것은 통합된 디자인을 달성합니다., 전체 시스템 성능과 응답 속도를 크게 향상시킵니다.이것은 시스템 안정성을 향상시키는 동시에 구성 요소의 수와 인터페이스 지연을 줄입니다..

2높은 통합과 유연성, 시스템 설계의 단순화

XAZU2EG-1SBVA484Q는 프로세서, FPGA, 그래픽 엔진, 메모리 컨트롤러 및 다양한 인터페이스 주변 장치를 포함한 여러 기능 모듈을 통합합니다.그것은 추가 외부 칩의 필요없이 완전한 임베디드 시스템을 구축 할 수 있습니다., 하드웨어 설계 프로세스를 크게 단순화하면서 시스템 크기, 비용 및 전력 소비를 줄입니다.프로그래밍 가능한 논리 섹션은 사용자 요구 사항을 충족하도록 유연하게 사용자 정의 할 수 있습니다., 인터페이스 확장 및 알고리즘 가속을 지원합니다. 이것은 다른 응용 시나리오의 특정 요구에 적응합니다.특별한 유연성과 확장성을 제공합니다., 그리고 빠른 설계 반복과 재사용을 가능하게 합니다.

3높은 신뢰성 및 낮은 전력 소비, 요구 환경에 적합

16nm FinFET 저전력 프로세스를 사용하여 멀티 파워 도메인 관리 기술과 결합하여 사용되지 않는 모듈에 전원을 사용하지 않도록 함으로써 정적 전력 소비를 최대 30%까지 줄일 수 있습니다.깊은 수면 모드에서 전력 소비는 180nW까지 낮습니다., 휴대용 및 배터리 전력 장치의 저전력 요구 사항을 충족합니다. 또한 장치는 ECC 오류 수정, 잠금 모드 및 시스템 모니터링과 같은 기능을 지원합니다.-40°C~125°C의 작동 온도 범위, 그것은 장애에 대한 우수한 면역과 환경 적응력을 제공하며 자동차, 산업 및 의료 응용 프로그램과 같은 까다로운 환경에서 안정적인 작동을 보장합니다.산업용 및 자동차용 신뢰성 표준을 충족하는 동시에.

4개발의 장벽을 낮추는 생태계의 포괄적 지원

Xilinx는 ZynqTM UltraScale+TM MPSoC 시리즈에 대한 포괄적인 개발 도구와 생태계 지원을 제공합니다.비바도 디자인 스위트 (FPGA 프로그래밍 도구) 와 비티스 통일 소프트웨어 플랫폼 (임베디드 소프트웨어 개발 도구)C/C++, Verilog 및 VHDL와 같은 여러 프로그래밍 언어를 지원하여 하드웨어와 소프트웨어의 공동 설계, 시뮬레이션 및 디버깅을 가능하게합니다.많은 IP 핵심 자원 (인터페이스 IP 및 신호 처리 IP와 같은) 및 레퍼런스 디자인이 있습니다.개발자들은 개발 주기를 단축하고 개발 임계치를 낮추고 제품을 빠르게 시장에 내놓기 위해 기존 자원을 직접 재사용할 수 있습니다.

III. 일반 응용 시나리오XAZU2EG-1SBVA484Q

높은 성능, 높은 신뢰성, 높은 유연성 및 낮은 전력 소비 덕분에XAZU2EG-1SBVA484Q그것은 여러 분야에 걸쳐 임베디드 시스템 설계에 널리 사용됩니다. 그것은 크기, 전력 소비 및 신뢰성에 대한 엄격한 요구 사항이있는 시나리오에 특히 적합합니다.대표적인 응용 분야는:

1자동차 전자제품

자동차 등급 (XA) 장치로서, 고급 운전자 보조 시스템 (ADAS), 차량 내 인포테인먼트 시스템 및 시체 제어 시스템에서 사용할 수 있습니다.코렉스-R5 코어는 실시간 제어 기능을 처리합니다., 코르텍스-A53 코어는 이미지 인식 및 데이터 전송과 같은 복잡한 작업을 처리합니다. 프로그래밍 가능한 로직은 센서 신호 획득 및 처리를 촉진합니다.자동차 전자 부문의 실시간 성능 요구에 부응합니다., 신뢰성 및 간섭에 대한 면역. 또한, 그 컴팩트 패키지는 차량 내 응용의 전형적인 공간 제한 환경에 잘 적합합니다.

2산업 자동화 부문

산업용 사물 인터넷 (IIoT) 게이트웨이, 기계 비전, 산업용 모션 컨트롤, PLC 및 기타 장비에 적합합니다.초고속 I/O 인터페이스 확장 및 실시간 신호 처리 프로그램 가능한 논리를 통해 달성됩니다., 코르텍스-A53 코어는 산업 프로토콜 (예: 이더넷/IP 및 프로피넷) 과 데이터 관리 소프트웨어를 실행합니다. 코르텍스-R5 코어는 고정도 모션 컨트롤을 처리합니다.생산 효율성과 제어 정확성을 높이기 위해 산업 장비의 지능적이고 자동화된 제어, 산업 환경의 극한 온도 환경과 간섭 저항의 요구 사항을 충족합니다.

3의료 장비 부문

의료 영상 장비 (초음파 진단 장치 및 휴대용 모니터와 같은) 및 의료 모니터링 장비에 적합합니다.말리-400 MP2 그래픽 엔진은 의료 영상의 실시간 표시 및 처리를 가능하게 합니다, 코르텍스-A53 코어는 데이터 저장 및 전송을 처리합니다. 프로그래밍 가능한 로직은 센서 신호 획득 및 필터링을 촉진합니다.이 장치의 높은 신뢰성 및 낮은 전력 특성은 의료 장비의 안정적인 작동을 보장합니다.소형화 및 낮은 전력 소비에 대한 산업의 요구를 충족하면서 휴대용 의료 기기의 설계 요구 사항에 맞춰집니다.

4다른 분야

또한 드론 제어, 통신 인프라, 휴대용 소프트웨어 정의 라디오 및 항공 전자 등의 시나리오에 적용 할 수 있습니다. 예를 들어 드론 제어에서비행 자세 조절을 가능하게 합니다., 이미지 전송 및 처리; 통신 인프라에서 신호 분석 및 프로토콜 변환을 수행 할 수 있습니다.이형적인 멀티 코어 아키텍처와 유연한 프로그래밍 덕분에, 그것은 다양한 시나리오의 다양한 요구 사항에 적응하여 다양한 임베디드 시스템에 대한 고성능, 매우 신뢰할 수있는 핵심 솔루션을 제공합니다.

IV. 회고XAZU2EG-1SBVA484Q

Xilinx XAZU2EG-1SBVA484Q 쿼드 코어 ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA는 높은 성능, 높은 신뢰성 및 높은 유연성을 결합하는 임베디드 코어 장치입니다.프로그래밍 가능한 논리와 함께 이질적인 멀티 코어 아키텍처의 깊은 통합을 통해, 그것은 응용 프로그램 처리, 실시간 제어, 그래픽 가속 및 사용자 정의 로직을 위한 통합된 디자인을 달성합니다.광범위한 인터페이스 자원과 포괄적인 생태계 지원은 자동차 전자 장치와 같은 까다로운 응용 프로그램에 이상적으로 적합합니다., 산업 자동화 및 의료 기기 개발자에게 매우 통합되고 저용량, 개발이 쉬운 솔루션을 제공합니다.제품 배포를 가속화하고 시장 경쟁력을 강화하는 데 도움이AMD Zynq UltraScale+ MPSoC 시리즈의 핵심 구성원으로서, 이 장치는 뛰어난 성능과 전력 비율과 확장성으로임베디드 시스템 설계에 대한 선호되는 선택 중 하나가되었습니다..