Unter der Bezeichnung „Extensible Processing Plattform“ stellt Xilinx eine Symbiose von Prozessorsystem und programmierbarer Logik auf einem Chip vor. Die neue Bausteinfamilie, läuft unter dem Namen Zynq 7000. Sie umfasst ein ARM Cortex-A9 MPCore Prozessorsystem, einen integrierten Bereich mit programmierbarer Logik sowie flexible I/Os.
Beim Einschalten bootet zuerst der Prozessor-Core, anschließend kann der PLD-Teil wahlweise zugeschaltet werden. Der ARM-Core wurde von Xilinx ausgewählt, da er einen niedrigen Leistungsverbrauch hat. Außerdem existiert dafür eine aktive Community, die Debugger, Tools und Entwicklungsunterstützung anbietet und ständig aktualisiert.
Die Chips sollen die notwendige Datenverarbeitungs- und Rechenleistung für Anwendungen wie Videoüberwachung, Fahrerassistenz und Fertigungsautomation bieten. Die Familie wird durch Tools und IP-Anbieter unterstützt. Sie ist sowohl für hardware- als auch für Software-Designer vorgesehen.
Jeder Zynq-7000 EPP Baustein besteht aus einem ARM Dual-core Cortex-A9 MPCore Prozessorsystem mit NEON- und Double-Precision Floating-Point Extensionen. Es ist voll integriert und fest verdrahtet und enthält L1- und L2-Caches, Speicher-Controller und die gängige Peripherie. Das Prozessorsystem bootet sofort nach dem Einschalten. Es läuft mit einer Vielzahl von Betriebssystemen, unabhängig von der programmierbaren Logik.
Das Prozessorssystem konfiguriert dann die programmierbare Logik nach der vorliegenden Anforderung. Mit diesem Ansatz gleicht das Software-Programmiermodell mit allen Eigenschaften exakt den Standard ARM-Prozessor-basierten SoCs.
Applikationsentwickler können die massive Parallelverarbeitung der programmierbaren Logik für große Datenmengen nutzen. Zugleich wird damit die Funktionalität des Prozessorsystems durch die Implementierung zusätzlicher Peripherals erweitert. Das breitbandige AMBA4 Advanced Extensible Interface (AXI4) zwischen Prozessorsystem und programmierbarer Logik ermöglicht Multi-Gigabit-Datentransfers bei niedrigem Leistungsverbrauch.
Programmierumgebungen
Die Zynq-7000 Familie basiert auf einer offenen Design-Umgebung. Das ermöglicht die parallele Software-Entwicklung für das Dual-core Cortex-A9 Prozessor-basierte System und für kundenspezifische Akzeleratoren innerhalb der programmierbaren Logik. Software-Entwickler können die Eclipse-Umgebung, den Xilinx Platform Studio Software Development Kit (SDK), sowie das ARM Development Studio 5 (DS-5) und die ARM RealView Development Suite (RVDS) nutzen.
Außerdem können Compiler, Debugger und Applikationen von Anbietern der ARM Connected Community und des Xilinx Alliance Programms verwendet werden. Dazu zählen unter anderen Lauterbach, Wind River, PetaLogix, The MathWorks, Mentor Graphics, Micrium und MontaVista. Die Plattform ist auch für die grafische Designumgebung LabVIEW von National Instruments und den Einsatz in der industriellen Automation, in Kommunikationssystemen oder für die industrielle Bildverarbeitung geeignet.
Seit April 2010 evaluieren ausgewählte Xilinx-Kunden die Zynq-7000 Extensible Processing Platform.
Die programmierbare Basis der Familie lässt sich so auslegen, dass die Systemleistung und applikationsspezifische Anforderungen maximiert werden. Dazu dient die ISE Design Suite von Xilinx. Sie bietet eine komplette Hardware-Umgebung mit Entwicklungs-Tools und AMBA4 AXI4 Plug-and-Play IP, sowie Bus Functional Models (BFM) zur Beschleunigung von Design und Verifizierung.
Nach der Akquisition von AutoESL Design Technologies, einem Anbieter von High-level Synthese, kann Xilinx weitere Verbesserungen der Tools anbieten, etwa für C, C++ und SystemC-Synthese, optimiert für die Zynq-7000 Bausteinarchitektur. Zukünftige Versionen werden außerdem den leichteren Austausch von Schlüssel-Algorithmen zwischen den Prozessoren und der programmierbaren Logik der Zynq-7000 Familie ermöglichen.
Mittelfristig sollen diese Lösungen durch Dritt-Anbieter innerhalb der ARM Connected Community und im Xilinx Alliance Program als Teil der Xilinx Targeted Design Platform unterstützt werden. Damit wird eine breite Entwicklungsumgebung geboten, die IPs, Referenz-Designs, Design-Kits und andere Ressourcen für spezifische Applikationen und Design-Disziplinen umfasst.
Einheitliche Architektur für programmierbare Logik
Die programmierbare Logik der Familie basiert auf der Xilinx Serie-7 FPGA-Architektur. Das sichert Kompatibilität in Bezug auf IPs, Tools und Leistungsdaten für alle Bausteine der 28-nm-Generation. Die kleinsten Zynq-7000 Bausteine, Zynq-7010 und Zynq-7020, basieren auf der Artix-7 Familie, die für Low-cost- und Low-power-Applikationen optimiert ist.
Die größeren Bausteine Zynq-7030 und Zynq-7040 basieren auf der Kintex-7 Familie. Sie bieten vier bis zwölf 10,3-GB/s Transceiver-Kanäle sowie einen PCI Express Gen2-Block für High-speed Off-chip Konnektivität. Alle vier Bausteine enthalten auch den neuen dualen 12-Bit/1MS/s ADC- (Analog-to-Digital Converter) Block.
Preise und Verfügbarkeit
Xilinx-Kunden können ab sofort die Zynq-7000 Familie evaluieren, indem sie am Early Access Program teilnehmen. Erste Bausteine sind für das zweite Halbjahr 2011 vorgesehen, Muster-Bausteine für allgemeine Entwicklungen werden im ersten Halbjahr 2012 verfügbar sein. Entwickler können ab sofort alle Tools und Design-Kits nutzen, die ARM unterstützen, um sich mit der Cortex-A9 MPCore Architektur vertraut zu machen und Code zu portieren.
Die Preise variieren je nach Bestellvolumen und Bausteinauswahl. Auf der Basis von Produktionsstückzahlen wird die Zynq-7000 Familie einen Einstiegspreis unter 15 US-Dollar (Baustein 7010) für große Volumen bieten. Der komplexeste Baustein 7040 wird in Produktionsstückzahlen für weniger als 100 US-Dollar zu haben sein.
