Описание Altera Stratix 10

Altera Stratix 10

Name: Altera Stratix 10
Brand: Altera

Altera Stratix 10 – самые производительные FPGA

С каждым годом растёт объём передаваемых данных. Для удовлетворения возрастающих потребностей строятся новые дата-центры, ищутся пути по увеличению пропускной способности каналов связи и скорости обработки информации. Одновременно предпринимаются усилия по сдерживанию роста энергопотребления на процессы передачи и обработки данных.

Компания Intel не осталась в стороне от актуальных запросов рынка и выпустила новый продукт – FPGA Statix 10, в котором реализованы самые последние технологии Intel и Altera.

В Stratix 10 реализованы:

Технология 14-нм Tri-Gate изготовления чипа от Intel, которая позволила снизить энергопотребление на 70% по сравнению со Stratix V.
Увеличенная в 10 раз по сравнению с предыдущим поколением производительность ядра, включающего до 5,5 миллионов логических элементов (LEs).
Встроенный 64-битный процессор ARM Cortex-A53.
Поддержка технологии Hybrid Memory Cube.
Блоки обработки сигналов (DSP), совместимые с IEEE 754 и работающие со скоростью более 9 ТФлопс (80 ГФлопс/Вт).
Новая архитектура HyperFlex, обеспечивающая двукратный прирост производительности.
Поддержка программ, созданных при помощи фреймворка OpenCL.
И множество других технических решений, в сумме дающих высокопроизводительную архитектуру с пониженным энергопотреблением.

Производитель рекомендует применение FPGA в следующих сферах:

Беспроводная связь – для реализации устройств перспективных 5G сетей.
Устройства обработки данных ЦОД-ов, серверных кластеров и облачных хранилищ.
Маршрутизаторы 1 Тб, 400 Гб, 100 Гб-сетей для обработки и управления трафиком.
Устройства потоковой обработки аудио и видео.
Сложные медицинские приборы – сканеры, томографы.
Аппаратура военного назначения – связи, пеленгации и радиоэлектронной борьбы.
Интеллектуальные контрольно-измерительные приборы и лабораторное оборудование.

Наиболее производительные микросхемы, входящие в семейство Stratix 10 – семейство GX/SX, рассмотрим его поподробнее.

Stratix 10 GX/SX

Предназначены для высокопроизводительных устройств, обеспечивая пропускную способность до 10 ТФлопс, поддержку вычислений с плавающей точкой и работу приёмопередатчиков со скоростью до 28,3 Гбит.

В семействе GX500-GX5500 большой выбор микросхем с различной производительностью. Рассмотрим технические характеристики, обозначив диапазон изменения показателей.

Количество логических элементов 484000 - 5510000.
Количество адаптивных логических модулей 164160 - 1867680.
Миллионы гипер-регистров распределены по всему объёму FPGA.
Количество трансиверов 24 - 144. Из них 2/3 30 Гб-х полнодуплексных, 1/3 – полнодуплексных 17,4 Гб.
Объём памяти М20К 43 – 229 Мб.
Объём памяти MLAB 3 – 29 Мб.
Количество DSP блоков 1152 – 5760.
Количество пользовательских пинов 488 – 1640.
От 1 до 6 IP блоков.
Встроенный менеджер безопасности, работающий с битовым потоком и обеспечивающий шифрование/аутентификацию и защиту от атак из каналов.

В FPGA Startix 10 SX SoC встроен 4-ядерный процессор ARM Cortex-A53 с частотой до 1,5 Гц, 1 Мб кэша L2, прямым доступом к памяти (DMA) и модулем управления памятью. Интерфейсы включают 2хUSB 2.0, 3x1G EMAC, 2xUART, 4xSPI, 5xI²C. В процессоре реализованы 7 таймеров общего назначения и 4 сторожевых таймера.

Аппаратная конфигурация Stratix 10 GX позволяет:

Достичь пропускной способности более 2,5 Тб при последовательном доступе к памяти.
При параллельном доступе к памяти достичь полосы пропускания 2,3 Тб, 2666 Мб для DDR4.
Использовать микросхемы в гетерогенных 3D SiP устройствах, совместно с модулями памяти и СБИС.
Включить аппаратную виртуализацию, реализовать функции управления и мониторинга системы, конвейерной обработки и ускорения.
Легко обновлять код конфигурации, благодаря модулю SDM.
Реализовать многофакторную аутентификацию.

Производитель позаботился не только о технических характеристиках микросхем, но и о разработчиках, предлагая возможности для быстрой разработки устройств:

Возможно начало разработки устройства на микросхемах Arria 10, совместимых со Stratix 10, с дальнейшим переходом на новые FPGA.
Новое средство разработки Spectra-Q оптимизировано для работы с большим массивом LEs и уменьшает время компиляции до 8 раз, Hyper-Aware дизайн для работы с архитектурой HyperFlex.
Комплект разработчика Intel FPGA SDK для OpenCL, значительно ускоряющий разработку.