IC知识库
本文主要介绍Xilinx公司的ZynqSOC的硬件特点，Zynq是一款综合了FPGA和ARM系列的SOC芯片,文章将以以下几个方面来进行相关知识的介绍，包括，FPGA的应用，ARM的应用，内嵌处理器硬核的FPGA，Zynq的硬件资源，SOC的发展趋势：
一、FPGA的应用
FPGA是可编程再设计的“万能”芯片。FPGA（FieldProgrammableGateArray）现场可编程门阵列，是在硅片上预先设计实现的具有可编程特性的集成电路，它能够按照设计人员的需求配置为指定的电路结构，让客户不必依赖由芯片制造商设计和制造的ASIC芯片。
FPGA的核心优点：可编程灵活性高、开发周期短、并行计算可编程灵活性高。与ASIC的全定制电路不同，FPGA属于半定制电路。理论上，如果FPGA提供的门电路规模足够大，通过编程可以实现任意ASIC和DSP的逻辑功能。另外，编程可以反复，不像ASIC设计后固化不能修改。
由于FPGA内部结构的特点，它可以很容易地实现分布式的算法结构，这一点对于实现的高速数字信号处理十分有利。通过FPGA来实现分布式的算术结构，就可以有效地实现这些乘和累加操作。
FPGA自从诞生开始便是工业设计的宠儿，特别是在通信，语音，图像，人工智能等领域一直发挥着不可替代的作用。应用场景较为丰富，包括：ASIC原型设计、汽车、收发器、消费电子、数据中心、高性能计算、工业、医疗、测试/测量、有线/无线通信等。其中通信、消费电子和汽车是主要应用场景，市场规模持续扩大。.
1、AI领域的应用
5G时代，人工智能领域的需求呈现持续快速爆发式增长。基于CPU的传统计算架构无法充分满足人工智能高性能并行计算的需求，FPGA是低功耗异构芯片，开发周期快，编程灵活，在AI领域应用广泛。
2、自动驾驶
对于自动驾驶来说，反应速度非常重要，主要用到摄像头、雷达和激光雷达。且设备需要不断更新，这时候FPGA的优势就凸显出来了，可以配合算法实现快速更新。
3、5G通信
可编程的核心特性与5G无线网络对灵活性、性价比和智能化的需求不谋而合。很多通信业务的应用场景是需要随时升级的，与FPGA相比，ASIC的灵活性不够，无法跟上算法的迭代更新，因此选择FPGA是一个更好的选择。
4、工业物联网
FPGA在工业互联网的应用领域聚焦在五个方面：工业网络通信，机器视觉，工业机器人，边缘计算，工业云。这五个方面跨越多个应用场景，且在每个场景有一个共性：低延时，对计算性能要求高。基于这样的特性，FPGA将成为构建工业互联网发展的基石之一。
5、数据中心
FPGA已经在大型数据中心得到大规模应用，全球七大超级云计算数据中心包括微软、阿里云、腾讯云、百度云、Facebook都采用了FPGA加速服务器。人工智能的广泛应用场景的架构多样性，可以充分发挥FPGA的优势和特点，开创新型FPGA在数据中心的新局面。
二、ARM的应用:
ARM公司是一家知识产权（IP）供应商，它与一般的半导体公司最大的不同就是不制造芯片且不向终端用户出售芯片，而是通过转让设计方案，由合作伙伴生产出各具特色的芯片。ARM公司利用这种双赢的伙伴关系迅速成为了全球性RISC微处理器标准的缔造者。这种模式也给用户带来巨大的好处，因为用户只掌握一种ARM内核结构及其开发手段，就能够使用多家公司相同ARM内核的芯片。
目前ARMCPU在移动端，物联网，以及工业控制等领域占绝对的统治地位：
1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
2、无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
3、消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
4、成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
三、内嵌处理器硬核的FPGA：
即SoCFPGA，是在芯片设计之初，就在内部的硬件电路上添加了硬核处理器，是纯硬件实现的，不会消耗FPGA的逻辑资源，硬核处理器和FPGA逻辑在一定程度上是相互独立的，简单的说，就是SoCFPGA就是把一块ARM处理器和一块FPGA芯片封装成了一个芯片。
ＡRM和FPGA的结合更是给设计带来了高性能，高灵活性等便利，而且也是目前非常流行的设计方式
目前支持ARM-SOC的FPGA器件有：Xilinx-ZYNQ(Artis,Kintex,Ultra-scale),Intel(Cyclone-5,Arria-10)。
四、Zynq的硬件资源（最主流的SOC芯片）
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