揭开Altera公司支持OpenCL的设计工具的神秘面纱

　　将程序中处理负荷较大的工作分配给加速LSI的“异构计算（Heterogeneous CompuTIng）”将踏出崭新的一步。美国Altera公司将于2013年内开始面向普通用户提供可自动由按照异构计算标准规格“Open-CL”编写的程序生成FPGA专用电路的工具“Altera SDK forOpenCL”。

　　将微处理器（CPU）、图形处理器（GPU）及信号处理器（DSP）等结合在一起，并将这些处理器当做加速使用的环境一直在不断完善。具体而言，半导体厂商主导成立的业界团体Khronos Group制定了OpenCL标准，GPU厂商美国英伟达提供了软件开发及运行环境“CUDA”。美国英特尔也于2012年11月发布了配备众核型处理器的加速板卡“Xeon Phi”（开发代码名：KnightsCorner）的首款产品。按照用途使用不同架构处理器的异构计算正在稳步普及。SDK for OpenCL支持的FPGA板卡如下图，Nallatech公司的产品（上）和BitWare公司的产品（下）

　　由程序生成电路

　　Altera的SDK for OpenCL与传统工具的不同之处是，用户开发的程序并不是在固定架构处理器上运行的，而是由这些程序生成FPGA上的逻辑电路。在处理能力及功耗等方面，有望获得与制作专用硬件时接近的性能。

　　具体而言，可将按照OpenCL标准开发的程序中的加速用程序（在OpenCL中称为“内核”程序）转换成FPGA上的逻辑电路，并将其作为FPGA的配置数据输出（图1）。运行时，主机端的程序会通过OpenCL用运行库，要求已被写入这些配置数据的FPGA进行内核处理。

　　该工具的最大优点是，程序员可在不具备硬件设计知识的情况下生成FPGA的配置数据。使用以前提供的开发工具，也能将以C语言编写的程序转换成FPGA上的逻辑电路。但是，要让逻辑电路完成数据处理工作，需要由CPU通过某些通信接口收发数据，而且为FPGA连接外部存储器的话，还必须设置存储器控制器等。因此，程序员需要具备可设计具备各种外围电路的系统LSI的知识。

　　图1 可自动由C语言程序生成FPGA内的电路

　　使用Altera“SDK for OpenCL”的设计流程。可将根据OpenCL的规定编写的外部设备用内核程序转换成FPGA上的逻辑电路。