采用四核A53，Altera的Stratix 10 SoC经过深思熟虑

 2013年10月30日，Altera公司在其SoC上进行了重大发布，宣布将推出第三代处理器系统（下图），采用Intel 14nm三栅极工艺制造的Stratix 10 SoC器件将具有高性能四核64位ARM Cortex-A53处理器系统，并宣称这与该器件中的浮点数字信号处理(DSP)模块和高性能FPGA架构相得益彰，形成异构架构^[1]。

Altera预计2014年第四季度tape out（流片），三四个月后将会推出工程样片。

这此发布中的一个创新点是四核64位ARM Cortex-A53，配合了DSP模块，形成了异构架构。为此，《电子产品世界》访问了Altera嵌入式处理营销资深总监Chris Balough。
 
                           64位是与时俱进
A50是64位指令集处理器，同时向下兼容32位应用。而过去的FPGA厂商推出的SoC通常是32位处理器，因此Altera的SoC可谓FPGA业界的一个里程碑式的跨越。Chris Balough解释说，Altera高端的FPGA针对的是数据中心的计算加速、雷达系统和通信基础设施等客户，他们更关心的是运行速度。实际上，64位的通信处理器在市场上已经很长时间了，像MIPS科技公司（已被Imagination公司收购）有64位，英特尔有64位，还有PowerPC架构也是64位，相对来说，Altera还算是64位领域的后来者，所以Altera最主要的驱动力是用户的需求，因为他们的设施都已经是64位的了。关于时钟频率，现在都可以支持64位的。所以最终的用户需求推动了Altera要选64位的处理器。

                       四核的主频达多少？
和Altera目前的A9 MPCore相比，A53的时钟频率将会是多少？其实，没有说A53一定是哪个时钟频率，要看谁要来建A53处理器，Altera现在没法披露A53最终采取多少时钟频率。

说到A9，也要看具体的行业级应用，比如汽车和工业应用可能不一样。Arria10将来会达到1.5GHz，这是因为基于处理器技术的不断进步。

另外，提高时钟频率的另一个好处是，可以支持更多电压的选项。通常，人们考察时钟频率和性能的关系，认为时钟频率越高，性能也越高，那是比较老套的方式了。四核，你可以选择让它慢一点，其他的会分配到其他的工作去做，这样它用的耗电量、功耗更低（功耗更低就是通过多核来反映的）。

                             四核的应用不再复杂
多核还涉及到任务的分配。Altera介绍说，现在其A9 MPCore双核上的任务，将来可以在Stratix 10 SoC的两个核上实现，另外两个核可执行其他的任务。那么，为何不能把这个工作分成四小份做？Chris解答说，目前有两种方法，一种是以前写代码的时候都是单线程的，现在要多线程/多进程了，从结构来看，上层的应用先到操作系统，比如Linux或者是SMP，下面是硬件，硬件可以是两核、四核、N个核，如果要并行的话，就可以增加操作系统，可以有N个操作系统在不同的核上。

还有一种方法是可以通过虚拟化分成不同的分区，某一个分区用于特定的目的。因为CPU核是来自ARM的，丰富的虚拟化工具可以从ARM生态系统获得。至于Altera的挑战，Chris说：“我们不做CPU，而是做整个SoC。所以对我们来说，需要做创新的是在调试方面，比如采用OpenCL的工具来做调试。”

                       为何选A53核？
A53是去年10月ARM发布的，ARM同时发布的还有性能更高的A57核。Altera为什么不用A57？“对Altera来说这也是非常非常重要的问题。”Chris指出，“因为我们今天要传递的信息是一个全面的异构计算的平台。很多工作负荷是由DSP、FPGA处理的。”

另外，也许一个更高端的单线程的应用用A57比较好，但是它的面积更大，功耗更高，成本肯定更高，另外专利费更高。

再有，从异构计算来看，就是要把工作负荷分配到不同的模块。如果看A57，还要把时钟频率降下来。因此，A57在整个SoC当中并不是最好的选择。

最后，采用什么核也不是Altera自己做的决定，Altera也是倾听了全球顶级的前二十家的OEM的意见，包括中国、日本和欧美客户，给客户不同的处理器的选择、不同核数的选择，最后发现这些客户都是要选择A53。“所以我们也是经过了深思熟虑做出了这样一个战略性的决定，就是CPU要选择四核的A53。”

                           思考
未来选择什么处理器核？如果这个问题给其他FPGA厂商，相信每家厂商的答案各不相同，也会给出各自的理由。

笔者认为，多核技术趋于成熟，A57的专利费较高，A53的性价比优于A9，使Altera选择了四核的A53做下一代SoC的核心。

参考文章：
[1] Altera发布Stratix 10 SoC中的四核64位ARM Cortex-A53.(2013-10-31).http://www.eepw.com.cn/article/184832.htm