Питер Клерк

Xilinx интегрирует технологии FPGA и Internet

Компания Xilinx в ближайшее время собирается совершить переворот в области сетевых приложений за счет применения в них своих программируемых вентильных матриц (FPGA), начав выпуск устройств с возможностью конфигурирования через Internet непосредственно в системе. На проводимой раз в два года выставке Electronica в Сан-Хосе, штат Калифорния, крупнейший производитель матриц FPGA собирается снять покров тайны с архитектуры, называемой Internet Reconfigurable Logic (IRL), которая, по утверждению специалистов компании, позволяет при необходимо-сти дистанционно менять конфигурацию и принцип действия пользовательских сетевых устройств.

В основе архитектуры лежит подход, дающий возможность загружать прикладные программы на основе языка Java и с их помощью воздействовать на аппаратные средства. В результате, логическая схема сетевого оборудования, реализованного на самых современных вентильных матрицах компании Xilinx, извест-ных как Virtex, может быть неоднократно изменена для обеспечения новых функций локальных и глобальных сетей.

По мнению президента и исполнительного директора компании Xilinx Вима Ройлендса (Wim Roelandts), технологии IRL станут базисом для построения продуктов XXI-го века, которые будут иметь возможность удаленного обновления не только программного, но и аппаратного обеспечения на стороне клиента. “Главная идея технологии IRL — коренным образом изменить гибкость оборудования, имеющего связь с сетью”.

Отметим, что компания Xilinx уже получила большое признание за счет применения идеи реконфигурирования логических схем на базе программируемых вентильных матриц в автономных изделиях, таких как оборудование для микширования и монтажа цифрового звука, а также в некоторых сетевых устройствах, таких как маршрутизаторы. Сейчас компания прилагает усилия, чтобы победить в борьбе за применение концепции удаленного реконфигурирования для принципиально разных приложений, например, для систем кабельного и сетевого телевидения, персональных и сетевых компьютеров, мобильных телефонов и видеофонов, интегрированных систем безопасности и систем управления производственными процессами, так как рано или поздно все они будут объединены в сети различной степени интеграции, в том числе и Internet.

В целях получения дополнительного содействия фирма Xilinx заключила договоры о партнерстве с компаниями Sun Microsystems, Siemens AG, с разработчиком систем электронного проектирования (EDA) Synplicity (Саннивейл, штат Калифорния), поставщиком перепрограммируемых плат Annapolis Micro Systems (Аннаполис, штат Мэриленд), а также заручилась поддержкой IBM и Compaq.

По мнению представителей компании Xilinx, для разработки продуктов на основе архитектуры IRL необходимо применение и развитие трех современных технологий: всеохватывающего объединения в сети, языка Java и частично переконфигурируемых вентильных матриц серии Virtex. Заметим, что уже сейчас архитектура Virtex позволяет разрабатывать устройства с количеством вентилей до миллиона и может включать в себя аппаратную реализацию интерпретатора Java-программ Java Virtual Machine.

Инструментарий

На выставке Electronica компания Xilinx представила два новых инструментальных пакета для проектирования систем по технологии IRL. Пакет JBits предназначен для создания специальных аплетов на языке Java, которые могли бы использоваться для модификации аппаратных средств компьютера через Internet. Другой пакет ChipScope представляет собой платформонезависимый интерактивный отладчик, реализованный на языке Java и дающий возможность разработчикам проверять функционирование схем на базе FPGA компании Xilinx через канал Internet.

В то же самое время, компания Synplicity заявила, что, согласно договору, ее технология разработки основных топологических структур и синтеза схем будет расширена для поддержки архитектуры IRL компании Xilinx.

“Мы использовали различные концепции построения реконфигурируемых устройств на базе программируемых вентильных матриц в наших коммутаторах сетей с протоколом ATM”, — сообщил нам Джон Калвинак, сотрудник отдела сетевого оборудования компании IBM, расположенного в Рейли (Raleigh, штат Северная Каролина). “Нашим клиентам нравится идея автоматического сервисного обслуживания через сеть, тем более предполагаемое обновление касается как программного, так и аппаратного обеспечения. Предлагая новые средства разработки систем IRC, компания Xilinx делает эту технологию еще более привлекательной”.

Как часть инициативы IRL, коммерческое проектное подразделение компании Siemens IT-DL, специализирующееся на разработке промышленных приложений, планирует, начиная с 1999 года, предоставлять клиентам услуги по внедрению сетевых продуктов, построенных на базе FPGA Virtex. Аналогично, компания Annapolis Micro Systems предполагает начать выпуск подсистем в виде печатных плат, допускающих использование средств JBits и IRL для предоставления пользователям возможности многократно реконфигурировать свое оборудование через Internet.

По мнению представителей компании, пакет JBits представляет собой набор программных средств на основе языка Java, позволяющий разработчикам записывать информацию непосредственно в FPGA производства Xilinx. JBits передает в FPGA последовательные данные, которые частично или полностью видоизменяют логическую схему устройства, реализованную на базе вентильных матриц.

Кроме того, пакет JBits имеет возможность формирования синхроимпульсов и, тем самым, обеспечивает интеграцию программируемых матриц Virtex с другими цифровыми устройствами, такими как встраиваемые микропроцессоры или периферийное оборудование. Аплеты JBits используют интерфейс прикладного программирования Java для системы Boundary Scan, которую компания Xilinx представила в сентябре 1998 года.

Второй пакет, предлагаемый компанией Xilinx, ChipScope позволяет отслеживать внутреннее состояние системы из нескольких матриц FPGA, контролировать форму и уровни сигналов, а также состояние многоразрядных шин данных. Пакет может использоваться для удаленной отладки оборудования систем IRL или для соразработки автономных систем или отдельных кристаллов через Internet различными рабочими группами.

Продукты JBits и ChipScope представляют собой новые системы электронного проектирования, развивающиеся в рамках инициативы Silicon Xpresso компании Xilinx. Компания анонсировала их всего лишь несколько недель спустя после выхода интерфейса прикладного программирования Java для систем Boundary Scan и Webfitter, а также Foundation версии 1.5i — инструментария разработки проектов на базе Web.

Подробная информация об этих продуктах на настоящий момент недоступна. Бета-версии пакетов JBits и ChipScope компания планирует выпустить в первом квартале 1999 года.

Дополнительную поддержку развитию систем IRL окажет использование технологий компании Synplicity. “Мы очень заинтересованы в совместной работе с Xilinx над концепцией IRL и верим, что наши технологии разработки топологических структур и синтеза схем позволят разработчикам эффективно реализовывать через Internet проекты на основе миллионов вентилей”, — заявил Энди Хаинес, вице-президент по маркетингу компании Synplicity. “Наше партнерство с Xilinx обеспечит проектировщиков всем необходимым для развития технологии IRL”.

Однако, технология IRL имеет одну нерешенную проблему — тестирование. Так как OEM производители стремятся гарантировать правильную работу их оборудования, испытание и проверка автономных систем уже сейчас занимает значительное время. В мире динамически реконфигурируемых и взаимодействующих систем гарантировать правильное их функционирование будет намного труднее.

“Мы полагаем, что испытывать продукты IRL самым тщательным образом можно непосредственно с помощью Internet”, — сообщил нам Уоллес Вестфилд, менеджер по продуктам IRL компании Xilinx. Относительно проблем безопасности разработок, он пояснил, что в первых версиях инструментов IRL не преду-сматривается никакой специфической технологии шифрования, но имеется возможность задействовать так называемые “встроенные блоки безопасности”. Под этим подразумевается использование существующих криптографических методов, так как поставляемый пользователю код оформлен в виде аплетов.

Еще одна проблема состоит в том, как отнесется основная масса клиентов к тому, что их оборудование и функциональные возможности сети базируются на Java — технологии, которая все еще является собственностью только компании Sun (Монтайн-Вью, штат Калифорния). По мнению Вестфилда, для подавляющего большинства инженеров и компаний эта проблема не принесет много хлопот.

Джин Нельсон, вице-президент отдела клиентских систем корпорации Compaq Computer, сообщил нам, что платформа PCI Compaq позволяет реализовать многие идеи технологии IRL, которые могли бы принести пользу их клиентам уже сегодня. Относительно стандартизированной поддержки компании Xilinx он сказал, что в скором будущем их компания сможет воплотить все концепции IRL в своих продуктах на базе новейших FPGA.

Рич Севсик (Rich Sevcik), старший вице-президент отдела программного обеспечения, ядер и поддержки решений компании Xilinx, отметил планы корпорации International Data: выпустить к началу 2003 года более чем 500 миллионов новых Internet-устройств. По его твердому убеждению, функции системного уровня новых FPGA Virtex, совместно с передовыми инструментами, подобными JBits и ChipScope, смогут обеспечить необходимый фундамент для превращения технологии IRL в господствующую.

Electronic Engineering Times, ноябрь 1998 г.
Перевод Ю. Потапова