Intel® Arria® 10 FPGA und SoC FPGA

FPGA und SoC FPGA mit höchster Leistung bei 20 nm1

Intel® Arria® 10 FPGA und SoC FPGA bietet mehr als eine schnellere Leistung des Kerns und bis zu 20 % mehr fMAX-Leistung in Vergleich zur Konkurrenz, unter Verwendung öffentlich verfügbarer OpenCore-Designs1 und bvis zu 40 % geringeren Energieverbrauch als FPGA und SoC FPGA der vorherigen Generation. Intel® Arria® 10 FPGA und SoC FPGA bietet optimale Leistung und Energieeffizienz und ein kleines Format, was für eine breite Palette von Anwendungen wie Kommunikation, Rechenzentrum, Militär, Rundfunk, Automobilindustrie und anderen FPGA-Midrange-Anwendungen ideal ist.

Siehe auch: FPGA Design-Software, Design Store, Downloads, Community und Support

Intel® Arria® 10 FPGA und SoC FPGA

Schneller

Eine Geschwindigkeitsstufe schneller als konkurrierende FPGAs und SoC FPGAs - OpenCore Benchmark anzeigen.

1,5 TFLOPS

1,5 TFLOPS DSP-Leistung mit IEEE-754-konformen Hard Floating Point-Blöcken.

20 nm SoC

1,5 GHz Dual-Core-CPU auf ARM*-Basis - branchenweit einziger 20-nm-SoC.

2.400 Mbps

Leistungsstarke 2.400 Mbps DDR4 SDRAM Speicherschnittstelle.

25,78 Gbit/s Transceiver

Das branchenweit einzige Midrange-FPGA mit 25,78-Gbit/s-Transceivern.

Serielle Bandbreite

96 Transceiver-Lanes bieten eine serielle Bandbreite von 3,3 Tbps.

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Leistungsstärkste 20 nm FPGAs und SoC FPGAs1

Intel® Arria® 10 FPGAs bieten eine um mehr als eine Geschwindigkeitsstufe schnellere Core-Leistung und einen Fmax-Vorteil von bis zu 20 % gegenüber der Konkurrenz bei Verwendung von öffentlich verfügbaren OpenCores-Designs.1 Darüber hinaus verfügt die Produktreihe Intel® Arria® 10 über die einzigen 20 nm ARM*-basierten SoC-FPGAs der programmierbaren Logik, die Taktraten von bis zu 1,5 GHz bieten. Die Intel® Arria® 10 Produktreihe bietet auch die erste gehärtete Unterstützung für Fließkomma-Operationen in einem FPGA, was eine neue Stufe der DSP-Leistung ermöglicht.

Intel® Arria® 10 SoC FPGAs: Wenn Architektur zählt

Intel® Arria® 10 SoC FPGAs integrieren ein ARM*-basiertes hartes Prozessorsystem (HPS), das Prozessor, Peripherie und Speicherschnittstellen umfasst, mit der FPGA-Fabric unter Verwendung eines Interconnect-Backbones mit hoher Bandbreite. Sie kombiniert die Leistung und die Energieeinsparungen von harten geistigen Eigenschaften (IP) mit der Flexibilität programmierbarer Logik. Die Intel® Arria® 10 SoCs, die auf der 20-nm-Prozesstechnologie von TSMC basieren, kombinieren einen Dual-Core-ARM* Cortex*-A9 MPCore* HPS mit branchenführender programmierbarer Logik, die gehärtete digitale Signalverarbeitungsblöcke (DSP) mit Gleitkommazahlen umfasst.

Hard Processor System (HPS)

Intel® Arria® 10 SoCs verfügen über einen Dual-Core ARM* Cortex*-A9 MPCore* Prozessor der zweiten Generation, der schneller, sicherer und softwarekompatibel zu den SoCs der vorherigen Generation ist. Intel® Arria® 10 SoCs verfügen über einen Dual-Core ARM* Cortex*-A9 MPCore* Prozessor der zweiten Generation, der schneller, sicherer und softwarekompatibel zu den SoCs der vorherigen Generation ist. Intel® Arria® 10 SoCs offer the broadest selection of FPGA logic densities to date. Diese Verbesserungen entsprechen den Leistungs-, Energie- und Sicherheitsanforderungen von Kommunikations-, Rundfunk-, Computer- und Speichergeräten der nächsten Generation.

Schneller

Mit einer Taktfrequenz von 1,5 GHz bietet der Prozessor eine Leistungssteigerung von mehr als 50 % gegenüber der Vorgängergeneration bei einer Leistungsreduzierung von 30 %.

Mehr Sicherheit.

Intel® Arria® 10 SoCs unterstützen sicheres Booten mit Authentifizierung auf der Basis von Elliptical Curve Digital Signature Authentication (EC DSA), mit einer mehrschichtigen Infrastruktur für öffentliche Schlüssel zur Unterstützung von Root of Trust, Advanced Encryption Standard (AES) und neuen Anti-Tamper-Funktionen.

Verbesserte Architektur

Intel® Arria® 10 HPS verfügt jetzt über drei Ethernet-MAC-Kerne, 256 KB Scratch-RAM, unterstützt 8- und 16-Bit-NAND-Flash-Geräte, eMMC SD/SDIO/MMC-Karten und 72-Bit-DDR3/4-Speicher.

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Intel® Arria® 10 SoC Produktmerkmale von HPS

Der HPS ist allen Geräten der Intel® Arria® 10 SoC Reihe gemeinsam.

Prozessor

Dual-Core ARM* Cortex-A9* MPCore* Prozessor mit ARM* CoreSight* Debug- und Trace-Technologie.

Coprocessors

Vektor-Gleitkommaeinheit (VFPU) mit einfacher und doppelter Genauigkeit, ARM* NEON* Media Processing Engine für jeden Prozessor, Snoop Control Unit (SCU), Acceleration Coherency Port (ACP).

Level 1 Cache

32 KB L1-Befehls-Cache, 32 KB L1-Daten-Cache.

Level 2 Cache

512 KB gemeinsam genutzter L2-Cache.

Scratch Pad RAM

256 KB.

HPS DDR Speicher

DDR4 und DDR3 (bis zu 64 Bit mit Fehlerkorrekturcode (ECC)).

Direct Memory Access (DMA) Controller

8-Kanal-Direktspeicherzugriff (DMA).

Ethernet Media Access Controller (EMAC)

3 x 10/100/1000 EMAC mit integriertem DMA.

USB On-The-Go Controller (OTG)

2 x USB OTG mit integriertem DMA.

UART Controller

2 x UART 16550-kompatibel.

Serial Peripheral Interface (SPI) Controller

4 x SPI.

I2C-Controller

5 x I2C.

QSPI Flash Controller

1x SIO, DIO, QIO SPI Flash unterstützt.

SD/SDIO/MMC Controller

1 x eMMC 4.5 mit DMA- und CE-ATA-Unterstützung.

NAND Flash Controller

1 x ONFI 1.0 oder höher 8- und 16-Bit-Unterstützung.

E/A für allgemeine Zwecke (GPIO)

Maximal 62 software-programmierbare GPIO.

Timer

7 x Allzweck-Timer, 4X Watchdog-Timer.

Sicherheit

Secureboot, Advanced Encryption Standard (AES) und Authentifizierung auf der Grundlage des Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA).

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Transceiver

Transceiver mit hoher Bandbreite und niedriger Latenz für zuverlässige Kommunikation

Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Seriell-Transceiver verfügen über eine hohe Bandbreite, niedrige Latenzzeiten und einen niedrigen Stromverbrauch, um den Aufbau von Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen zu unterstützen.2 Ganz gleich, ob es darum geht, Daten über eine Platine zu übertragen, Daten über eine Backplane an Server-Blades zu verteilen, Daten zum nächsten Chassis in einem Rechenzentrum zu bewegen oder Daten über ein hochentwickeltes optisches Transportnetzwerk in die ganze Welt zu transportieren - die Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Transceiver bieten einen großen Bereich an Möglichkeiten, um eine Vielzahl von Protokollen zu unterstützen und zuverlässige Bandbreite zu niedrigen Kosten zu liefern.

Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Transceiver-Anwendungen

Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Transceiver sind gut geeignet für:

  • Ferngesteuerte Funkköpfe.
  • Nx100G-Datenübertragung.
  • Serverbeschleunigung.
  • 4K-Videoverarbeitung.
  • Militärradar.
  • Und viele weitere Anwendungen mit hoher Bandbreite.
  • Die auf 20 nm Prozess-Technologie basierenden Intel® Arria® 10 FPGAs und SoCs bieten eine serielle Gesamtbandbreite von über 3,3 Tbps. Intel® Arria® 10 GX-Geräte verfügen über bis zu 96 Kanäle mit 17,4 Gbit/s für Anwendungen mit kurzer Reichweite sowie über bis zu 12,5 Gbit/s für Backplane-Unterstützung. Darüber hinaus verfügt der Intel® Arria® 10 GT FPGAs über Datenraten von bis zu 25,78 Gbit/s und bringt damit High-End-Bandbreitenleistung in ein Gerät der Mittelklasse.

Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Transceiver-Merkmale

Die Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-Transceiver verfügen über einen vielseitigen Funktionsumfang, um einen breiten Bereich von Verbindungen zu handhaben und einen fehlerfreien Link-Betrieb zu gewährleisten, einschließlich voll funktionsfähiger Physical Medium Attachment (PMA) und Hard Physical Coding Sublayer (PCS) Schichten. Darüber hinaus bieten dedizierte PCI Express* (PCIe*) Hard Intellectual Property (IP)-Blöcke einen vollständig gehärteten Protokoll-Stack zur Unterstützung von PCIe* Gen1, Gen2 und Gen3x8. Die nachfolgende Abbildung zeigt die vielfältigen Möglichkeiten, die für die Implementierung serieller Hochgeschwindigkeitsverbindungen mit den beschriebenen Vorteilen zur Verfügung stehen.

Funktionsmerkmale

Chip-to-Chip-Datenraten

125 Mbps bis 17,4 Gbit/s Intel® Arria® 10 GX-Geräte).

125 Mbps bis 25,78 Gbit/s (Intel® Arria® 10 GT Geräte).

Backplane-Support

Antrieb von Backplanes mit Datenraten bis zu 12,5 Gbps.

Unterstützung für optische Module

SFP+/SFP, XFP, CXP, QSFP/QSFP28, CFP/CFP2/CFP4.

Kabelantriebsunterstützung

SFP+ Direct Attach, PCIe* über Kabel, eSATA.

Pre-Emphasis senden

Pre-Emphasis und De-Emphasis mit 5 Abgriffen zur Kompensation von Kanalverlusten im System.

Dual-Mode Continuous Time Linear Equalizer (CTLE)

Lineare Entzerrung des Empfängers im High-Gain- und High-Data-Rate-Modus zur Kompensation von Systemkanalverlusten.

Decision Feedback Equalizer (DFE)

11 feste Abgriffs-DFEs zum Ausgleich von Rückwandkanalverlusten bei Übersprechen und in verrauschten Umgebungen.

Variable Gain Amplifier (VGA)

Breitbandiger Verstärker zur Maximierung des dynamischen Bereichs am Eingang.

Altera Digital Adaptive Parametric Tuning (ADAPT)

Die digitale Anpassungs-Engine stellt automatisch alle Link-Equalization-Parameter ein – einschließlich CTLE-, DFE- und VGA-Blöcke – und sorgt so für optimale Link-Margen, ohne dass die Logik des Benutzers eingreifen muss.

Precision Signal Integrity Calibration Engine (PreSICE)

Gehärtete Steuerung zur schnellen Kalibrierung aller Transceiver-Kalibrierungsparameter beim Einschalten für eine optimale Signalintegritätsleistung.

ATX Transmit Phased Locked-Loops (PLLs)

LC-Sende-PLLs (Induktor-Kondensator) mit extrem niedrigem Jitter und kontinuierlichem Abstimmungsbereich zur Abdeckung eines großen Bereichs von Standard- und proprietären Protokollen.

Clock Mulitpler PLLs (CMU PLL)

Auf Ringoszillatoren basierende Sendetaktquellen für Multirate-Anwendungen.

Fractional PLLs (fPLL)

On-Chip-Fraktionsfrequenz-Synthesizer als Ersatz für Onboard-Quarzoszillatoren und zur Senkung der Systemkosten.

Digital unterstützte hybride Clock-Data Recovery (CDR)

Überlegene Jitter-Toleranz mit schneller Verriegelungszeit mit unabhängiger Kanal-PLL.

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DSP-Blockmodi

Die drei verfügbaren DSP-Block-Modi sind wie folgt:

  • Fließkommamodus
  • Standard-Präzisionsmodus
  • Hochpräzisionsmodus

Gehärtete Fließkomma-Verarbeitung in Intel® Arria® 10 FPGAs und SoCs

In Intel® Arria® 10-Geräten wurde der DSP-Block von Intel mit variabler Genauigkeit durch gehärtete Gleitkomma-Operatoren verbessert. Der Intel® Arria® 10 FPGA- und SoC-DSP-Block für variable Genauigkeit führt einen neuen Gleitkommamodus ein, der eine bahnbrechende Gleitkommaleistung von bis zu 1,5 TeraFLOPs bietet.

Die innovative Architektur bei der Implementierung von IEEE 754 Single-Precision Hardened Floating-Point DSP (Digital Signal Processing) Blöcken in Intel® Arria® 10 FPGAs und SoCs ermöglicht Verarbeitungsraten von bis zu 1,5 TFLOPs (Tera Floating-point Operations Per Second) und eine Energieeffizienz von bis zu 40 GFLOPs/Watt.

Dank der drei Modi, die für Intel® Arria® 10DSP-Blöcke zur Verfügung stehen: Festkomma mit Standardpräzision, Festkomma mit hoher Präzision und Gleitkomma mit einfacher Präzision, können Entwickler eine Vielzahl von Algorithmen implementieren, die Festkomma- bis hin zu Gleitkommaoperationen mit doppelter Präzision gemäß IEEE 754 erfordern. Die gehärtete Fließkomma-Verarbeitung verfügt über die Möglichkeit, Algorithmen in Fließkomma zu implementieren, die ähnlich leistungsfähig und energieeffizient sind wie Festkomma. Dies lässt sich ohne Kompromisse bei Leistung, Fläche oder Dichte und ohne Verlust von Festpunktmerkmalen oder Funktionalität erreichen.

Bei den Intel® Arria® 10 FPGAs und SoCs handelt es sich um eine überzeugende Lösung für industrielle und drahtlose Systeme, rechenintensive Anwendungen wie High-Performance-Computing, maschinelles Lernen, hochpräzise Radare und Beschleunigungsanwendungen für Rechenzentren.

Fließkommamodus

Ein einziger DSP-Block im Fließkommamodus stellt einen IEEE 754 Single-Precision Fließkommamultiplikator und einen IEEE 754 Single-Precision Addierer zur Verfügung und bietet damit die höchste Fließkommaleistung auf einem FPGA auf dem Markt. Mit diesen Fließkomma-Operatoren lassen sich Fließkomma-Entwürfe ähnlich wie herkömmliche Festkomma-Entwürfe gestalten, so dass FPGA-Designer die Vorteile von Fließkomma ohne zusätzliche Kosten nutzen können. Außerdem können die Konstrukteure in der Fließkommaberechnung bleiben, wodurch die monatelange Umwandlung von Algorithmen in Festkomma und die Überprüfung der Genauigkeit entfällt.

Der Fließkommamodus bietet :

  • Einen IEEE-754-Multiplikator mit einfacher Genauigkeit und ein IEEE-754-Addierer mit einfacher Genauigkeit in jedem DSP-Block.
  • Unterstützung von Fließkommaoperationen, wie z. B.: AxB, A+C, A-C, AxB+C, AxB-C, Acc=AxB+Acc.
  • Vektoroperationen zur Unterstützung von Faltung, Punktprodukten und anderen Funktionen der linearen Algebra.
  • Komplexe Multiplikation unter Verwendung der schnellen Fourier-Transformation (FFT).

Zusätzlich zu den Fließkommafähigkeiten umfasst der neue Block für die variable Präzision:

  • Interne Pipelineregister für schnelleren fMAX und niedrigeren Stromverbrauch.
  • 108 Eingänge, 74-Ausgänge.
  • 18 x 19-Multiplikationsmodus, der es der Vorverdrahtung ermöglicht, zwei 18-Bit-Eingänge zu verwenden.
  • Optionaler zweiter Akkumulator (Rückkopplungsregister) für komplexe serielle Filterung.
  • Zwei unabhängige 18x19-Multiplikatoren.
  • Eingebaute 18-Bit- oder 28-Bit-Koeffizientenregisterbänke, erhältlich mit oder ohne Pre-Adder-Funktion.

Kaskaden-Bus

Sämtliche DSP-Blockmodi verfügen über einen 64-Bit-Akkumulator, und jeder DSP-Block mit variabler Genauigkeit ist mit einem 64-Bit-Kaskadenbus ausgestattet. Der Kaskadenbus ermöglicht die Implementierung einer noch präziseren Signalverarbeitung durch Kaskadierung mehrerer Blöcke unter Verwendung eines speziellen Busses.

Die DSP-Architektur mit variabler Präzision behält die Abwärtskompatibilität bei. Er kann vorhandene 18-Bit-DSP-Anwendungen wie High-Definition-Videoverarbeitung, digitale Auf- oder Abwärtskonvertierung und Multirate-Filterung effizient unterstützen.

Eine vollständige Suite von Tools zur Beschleunigung der Produktivität des Entwicklers umfasst modellbasierte, C-basierte und HDL/IP-basierte Design-Eingabe.

Brauchen Sie noch mehr Fließkommaleistung? Intel® Arria® 10-Designs verfügen über einen nahtlosen Pfad für Design und Geräte-Migration zu Stratix 10-Geräte, die über eine Leistung von bis zu 10 TFLOPS verfügen. Um weitere Informationen zu erhalten, wenden Sie sich an Ihren lokalen Vertriebsmitarbeiter.

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Produkt- und Leistungsinformationen

1

Tests messen die Leistung von Komponenten bei einem bestimmten Test und mit bestimmten Systemen. Unterschiede in der Hardware, der Software oder der Konfiguration des Systems beeinflussen die tatsächliche Leistung. Wer vor dem Kauf die Leistungsfähigkeit bewerten möchte, sollte hierzu andere Informationsquellen heranziehen. Ausführlichere Angaben über die Leistung und Benchmarkergebnisse finden Sie unter www.intel.com/benchmarks.

2

Die Funktionsmerkmale und Vorteile von Intel® Technik hängen von der Systemkonfiguration ab und können geeignete Hardware, Software oder die Aktivierung von Diensten erfordern. Die Leistung kann je nach verwendeter Systemkonfiguration unterschiedlich ausfallen. Kein Computersystem bietet absolute Sicherheit. Informieren Sie sich beim Systemhersteller oder Fachhändler oder unter http://www.intel.de.