FPGA近幾年發(fā)展速度可以用突飛猛進來形容，邏輯單元增長速度是超摩爾定律的?，F(xiàn)在具備數(shù)百萬個邏輯單元的FPGA已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信、測試、航天等多個領(lǐng)域，強大的性能也帶來了新的問題，那就是開發(fā)設(shè)計難度急劇增加。

Altera軟件和DSP產(chǎn)品市場經(jīng)理 Albert Chang

Altera軟件和DSP產(chǎn)品市場經(jīng)理Albert Chang表示：“Altera過去的FPGA的每一代產(chǎn)品，它的能力和功能都是漸進式這樣的提高。從我們的Stratix三代到四代到五代，。它的能力都是一個漸進式的提高，但是到了Arria10和Stratix10，可以看到它們的能力有一個跳躍式增長。大家可以看到我們過去的五代產(chǎn)品可以支持100萬的邏輯單元，到了現(xiàn)在Stratix10和Arria10，它可以支持幾百萬個的邏輯單元，使用的都是ARM的內(nèi)核處理器，還支持浮點的預(yù)算，支持50種不同的協(xié)議。正是由于硬件能力的突飛猛進，我們也需要個更加強大的軟件設(shè)計工具。”

為了實現(xiàn)這一目標，近日Altera ltera宣布Quartus II軟件引入新的Spectra-Q引擎。Spectra-Q引擎提供快速算法，支持漸進式設(shè)計修改，不需要進行全設(shè)計編譯。引擎還具有分層數(shù)據(jù)庫，支持用戶在修改設(shè)計的其他部分時保留IP模塊的布局布線信息不變。這有助于實現(xiàn)穩(wěn)定的設(shè)計，避免了不必要的時序收斂投入，縮短了編譯時間。新引擎還包括了一個通用高級設(shè)計編譯器，其結(jié)果質(zhì)量更好，實現(xiàn)了Quartus II軟件與各種不同前端工具的無縫集成。

至于為何采用Spectra-Q的名字，Albert Chang解釋說：“Spectra是Spectrum的復(fù)數(shù)，指的是很廣的意思，Spectra-Q的這個引擎可以支持很廣的設(shè)計輸入的方法，包括實現(xiàn)方法，還有支持不同的計算機的環(huán)境，支持的很廣，所以英文就用Spectra-Q做它的名字。”

Spectra-Q引擎的頂層是名為BluePrint的平臺設(shè)計工具，它是業(yè)界第一款支持設(shè)計人員探查體系結(jié)構(gòu)、以更高的效率分配接口的平臺設(shè)計工具。這一工具支持設(shè)計人員通過實時濾波器檢查來探查并建立合法的IO布局前端，設(shè)計迭代次數(shù)減少了10倍。工具還含有時鐘和內(nèi)核規(guī)劃功能，極大減少了時序收斂所需要的設(shè)計迭代次數(shù)。

Albert Chang表示：“我們看到過去客戶在I/O引腳的設(shè)計和布局上面會花2—3個月的時間，有了BluePrint設(shè)計平臺之后，不到一個月的時間就可以完成I/O的布局設(shè)計。”

Spectra-Q具備許多新的特性。

首先，Spectra-Q引擎可以把整個編譯階段分為三部分：外設(shè)布放器、內(nèi)核布放器和布線器。這樣工程師就不用進行完全的編譯，而是完成一個階段再進入下一個階段，以讓迭代速度更快，可以對設(shè)計進行漸進式的改善。

其次，Spectra-Q引擎支持分層設(shè)計流程，利用分層數(shù)據(jù)庫，支持IP復(fù)用和可選IP重新編譯，更新后的IP不再需要對整個數(shù)據(jù)庫進行編譯。

最后，Spectra-Q引擎擁有一個統(tǒng)一的編譯器，可以提供不用的前端，讓軟件開發(fā)人員、嵌入式開發(fā)人員和硬件開發(fā)人員共同進行開發(fā)，提升整個項目運作效率。

由于該引擎技術(shù)較新，所以目前Spectra-Q引擎只支持Altera第10代及以后的FPGA和SoC，并且只有Quartus II 15.0版本支持該引擎。