本文采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕鶞?zhǔn)測(cè)試方法，對(duì)全新推出的Agilex 3 FPGA 和 SoC 產(chǎn)品家族進(jìn)行性能分析。該系列專(zhuān)為成本優(yōu)化型應(yīng)用設(shè)計(jì)，兼具高性能、高集成度與高可靠性。

為確保透明性與可重復(fù)性，文章選取了 10 個(gè)公開(kāi)可用的開(kāi)源和 OpenCores 設(shè)計(jì)進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試，涵蓋信號(hào)處理、加密運(yùn)算、傳感器至存儲(chǔ)器高效數(shù)據(jù)遷移及通用計(jì)算等一系列工作負(fù)載。

Agilex 3 系列將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的第二代 HyperFlex FPGA 架構(gòu)引入低邏輯密度、成本敏感型設(shè)計(jì)中，通過(guò)支持張量運(yùn)算的 DSP 模塊和嵌入式雙核 Cortex-A55，有效助力開(kāi)發(fā)者在保持性能與集成密度的前提下部署復(fù)雜解決方案。

Altera FPGA 基準(zhǔn)測(cè)試

當(dāng)前，可編程邏輯行業(yè)尚無(wú)統(tǒng)一的指標(biāo)評(píng)測(cè)方法，因此往往難以進(jìn)行同類(lèi)產(chǎn)品之間的性能比較。 Altera 通過(guò)采用基于真實(shí)場(chǎng)景與合成設(shè)計(jì)相結(jié)合的基準(zhǔn)測(cè)試方法，填補(bǔ)了這一空白，從而能夠準(zhǔn)確衡量不同 FPGA 系列產(chǎn)品和廠商平臺(tái)的性能。

在此次基準(zhǔn)測(cè)試中，我們聚焦核心性能指標(biāo)，特別是關(guān)鍵路徑上可實(shí)現(xiàn)的最大核心結(jié)構(gòu)頻率（Fmax）。所有設(shè)計(jì)均采用廠商推薦的編譯流程，并針對(duì)各目標(biāo)架構(gòu)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)優(yōu)化。每個(gè)設(shè)計(jì)均執(zhí)行多次編譯以降低工具差異，模擬經(jīng)驗(yàn)豐富的開(kāi)發(fā)者可實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)方案。

這一流程真實(shí)反映了 FPGA 開(kāi)發(fā)者和系統(tǒng)架構(gòu)師進(jìn)行性能優(yōu)化的實(shí)際工作方式。Agilex 3 在所有測(cè)試設(shè)計(jì)中均顯示出 Fmax 優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了其工具鏈的成熟度與架構(gòu)優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)基于 OpenCores 的性能比較提高透明度

Altera 使用已發(fā)布的 OpenCores（www.OpenCores.org）設(shè)計(jì)進(jìn)行指標(biāo)評(píng)測(cè)，OpenCores 提供了開(kāi)源硬件知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）內(nèi)核。這項(xiàng)指標(biāo)評(píng)測(cè)旨在幫助可編程邏輯用戶(hù)：

了解性能評(píng)估過(guò)程中使用的具體設(shè)計(jì)，包括這些設(shè)計(jì)具體到寄存器傳輸級(jí)（RTL）描述的詳細(xì)信息；

自己重新生成分析結(jié)果；

仔細(xì)查看分析結(jié)果，以更好地了解 Agilex 3 設(shè)備性能與器件利用率，以及這些性能優(yōu)勢(shì)對(duì)于特定設(shè)計(jì)的意義。

Altera 的內(nèi)部測(cè)試和驗(yàn)證過(guò)程依托 40 余年的可編程邏輯行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，包含更廣泛的設(shè)計(jì)套件。這項(xiàng)基于 OpenCores 的分析范圍小于使用的內(nèi)部分析，因?yàn)榍罢邔?zhuān)注于受時(shí)間約束的比較。

分析并不全面，但分析結(jié)果說(shuō)明了實(shí)施相似設(shè)計(jì)，或?qū)嵤┡c設(shè)計(jì)示例套件所用功能相似的功能設(shè)計(jì)時(shí)，Agilex 3 相比行業(yè)同類(lèi)器件的相對(duì)性能。

結(jié)論

Agilex 3 在所有設(shè)計(jì)中均提供更高的 Fmax，性能優(yōu)勢(shì)在9%-62%的范圍內(nèi)。高速級(jí)幾何平均提升23%，低速級(jí)幾何平均提升29%，在典型和受限工作條件下均具有顯著的性能優(yōu)勢(shì)。多數(shù)情況下，這等同于 Altera 產(chǎn)品具有一到兩個(gè)速度等級(jí)的優(yōu)勢(shì)。

除了提供更高的核心架構(gòu)性能外，即使在高負(fù)載條件下，Agilex 3 也能保持比市面上類(lèi)似產(chǎn)品更高的 Fmax，具有強(qiáng)大的時(shí)序收斂和路由效率。這些結(jié)果驗(yàn)證了第二代 Hyperflex 架構(gòu)在各種邏輯密集型應(yīng)用中持續(xù)保持更高時(shí)序性能的優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)公開(kāi)設(shè)計(jì)工件和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，Altera 旨在為評(píng)估性能權(quán)衡的 FPGA 開(kāi)發(fā)者提供透明化的技術(shù)參考。Agilex 3 系列可以在功耗和成本優(yōu)化的設(shè)計(jì)中提供業(yè)界領(lǐng)先的性能，成為開(kāi)發(fā)者平衡嚴(yán)苛應(yīng)用需求與系統(tǒng)級(jí)約束的理想選擇。