אבנט פיתחה מודולי UltraZed ליישומים משובצים

22 יוני, 2021

כרטיסי ה-SOM מבוססים על משפחת רכיבי העיבוד המסתגל MPSoC של חברת Xilinx, ומספקים יכולת התאמה של העיבוד באמצעות שילוב של מעבדים, מאיצים, ממשקי תקשורת ומערך FPGA מיתכנת

מאת: דניאל רוזווד, UltraZed Project Engineer, בחברת Avnet

הכתבה בחסות Avnet Silica Israel

התעשייה מתמודדת כיום עם הצורך בהגדלת צפיפות העיבוד, כלומר יותר ביצועי מעבד ללא הגדלת השטח ומעטפת ההספק. קיימים מספר פתרונות לבעיה הזאת, אולם לכל אחד מהם יש חסרונות משלו. ניתן לפתח רכיב ASIC ייעודי העומד בדרישות, אולם התהליך יקר מאוד וגוזל הרבה מאוד זמן. ניתן להיעזר במעבד מהיר או במעבדי DSP, אולם בשלב מסויים הם לא יעמדו בדרישות המשתנות לצפיפות העיבוד. למעשה, התעשייה זקוקה לפתרון אשר ניתן להרחיבו בהתאם לצרכים המשתנים של השוק.

פתרון אפשרי אחר לדילמה הוא לנצל את יכולות שינויי החומרה שמספקים רכיבים מיתכנתים (FPGA). כדי להתמודד עם הבעיה הזאת פיתחה חברת אבנט (Avnet) את פלטפורמת UltraZed, שהיא מערכת בכרטיס (System On Module – SOM) אשר בנויה מסביב לרכיבי עיבוד מסתגל ממשפחת Xilinx MPSoC. כרטיס הבסיס, UltraZed-EG מבוסס על Zynq ZU3EG UltraScale, והכרטיס העוצמתי יותר, UltraZed-EV, מבוסס על Zynq ZU7EV UltraScale.

מעגל לוגי מיתכנת מספק ביצועים משופרים בהשוואה לקוד תוכנה

שני הכרטיסים גם כוללים מעבד מרובע ליבות Arm-Cortex A53, מעבד כפול ליבות Arm Cortex R5, ממשקי תקשורת ומאיצי עיבוד דוגמת המאיץ הגרפי Mali GPU. התוצאה: חבילה של משאבי עיבוד המאפשרים לייצר מאיץ ספציפי הדרוש באמצעות עידכוני תוכנה של מרכיב ה-FPGA בכרטיס. כך למשל, כאשר רוצים לבצע הכפלה מהירה של מטריצת מספרים במעבד כללי, ניתן לכתוב קוד C המבצע את החישוב במתכונת של לולאה (Loop) בתוך לולאה. אולם דרך יעילה יותר היא לבצע עיבוד מקבילי של כל המכפלה באמצעות לוגיקה מיתכנתת (Programmable Logic – PL).

כלומר מימוש התהליך באמצעות חומרה המיושמת במרכיב ה-FPGA. בדרך הזאת החישוב מתבצע מיידית ומושלם בהדגמה של אבט בתוך שני מחזורי שעון בלבד – ולא מתבצע בתהליך ארוך הכולל הרבה מאוד מחזורי שעון שבכל אחד מהם נעשה חישוב רק על חלק קטן מהמידע המצוי במטריצה. לגישה הזאת יש יתרונות נוספים, כמו למשל היכולת לחזות במדוייק את זמני העיבוד של כל אחת מהמשימות, שזו יכולת חיונית ליישומי זמן אמת.

עוצמת עיבוד גדולה במערכות משובצות

מעבדים כלליים (General Purpose Processors), יכולים לעשות הרבה מאוד דברים, אולם הם לא מצטיינים באף תחום. מעבדי אותות (DSP) טובים בביצוע פעולות מתימטיות, אולם לעתים רבות נזקקים למאיצים ייעודיים והם לא גמישים כמו פתרונות PL, שניתן להתאימם לשינויים עתידיים בצורכי העיבוד (למשל AI/ML). כאן נכנסת לתמונה משפחת Xilinx MPSoC: היא כוללים תמהיל של מעבדי יישומים, מעבדי זמן אמת, מעגלים מיתכנתים ומאיצי חומרה מגוונים, אשר מספקים ביחד משאב עיבוד רב עוצמה.

מודולי UltraZed מבוססים על רכיבי Xilinx MPSoC. בהדגמה של אבנט ביצע מודול UltraZed-EG פעולות עיבוד תמונה המיושמות בכלי-רכב: הוא זיהה את הרכב, אחר כך זיהה מתוך אותה תמונה את לוחית הרישוי שלו, ואז חילץ את המידע המופיע על לוחית הרישוי – בזמן אמת. באמצעות המודול UltraZed-EV הוכפל כושר העיבוד והמודול ביצע שתי פעולות עיבוד כאלה במקביל. אבנט ביצעה כמה תכנונים שבהם המודול עיבד ארבעה זרמי וידאו 1080P בן-זמנית. ראוי לזכור שהמודול הוא מוכוון מולטימדיה, ורכיב ה-ZU7EV העומד בבסיסו כולל גם Video Codec Unit. כלומר, מדובר במערכת משובצת אשר מסוגלת לבצע פעולת 4KUHD Encode/Decode מלאה על-גבי וידאו.

למידע נוסף אודות המודולים: Designed by Avnet SOMs

לפרטים נוספים:

איתמר קהלני, מנהל קו מוצרי Xilinx בחברת אבנט סיליקה, 054-5206287, [email protected]

 

Share via Whatsapp

פורסם בקטגוריות: FPGA , IOT , חדשות , מחשבים ומערכות משובצות , רכיבים ופתרונות אלקטרוניים

פורסם בתגיות: SoM , XILINX , אבנט , זיילינקס