Procesador Zynq 7000

[pic 1]Arquitectura Zynq 7000 de Xilinx

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Contenido

Capítulo 1. Introducción y Objetivos……………..……….....……………….……….……..pág. 3-5

1.1 Introducción………………………………………….……..….……………….………………...pág. 3-4

1.2 Objetivos…………………………………………………………………………………………....pág. 4-5

Capítulo 2.         Estado de la Técnica…………………………….…………………………….pág. 5-11

2.1 Introducción…………………………………..…………………….……..……………………..pág. 5-6

2.2 Hardware…………………………………………………………………………………………...pág. 7-8

2.3 Software………………………………………………..…………………………………………pág. 9-10

Capítulo 3. Descripción de Procesos…………………………………….…………..……pág. 11-15

3.1. Gestión de procesos. ……………………………………………………………………...pág. 11-12

3.2. Estados de un proceso……………………………………………………………………pág. 12-13

3.3. Planificación de un proceso……………………………………………………………pág. 13-14

3.4. Creación y destrucción de procesos………………………………………………..pág. 14-15

Capítulo 4.  Descripción Zynq-7000………………………………………………………pág. 15-25

4.1   Interconexión SoC…………………………………………………………………………pág. 17-18

4.2   Herramientas de Desarrollo Zynq-7000…………………………………………pág. 18-19

4.3   Interacción de los Bloques de Periféricos…………………………………….... pág. 19-20

4.4   Herramientas para su realización…………………………………………………..pág. 20-21

4.5. La Arquitectura Zynq……………………………………………………….………..pág. 21-22-23

4.6   Conexiones Input/Output………………………………………………..……………….…pág. 24

Capítulo 5. Periféricos PL en Linux…………………………………………..…………………pág. 25

Capítulo 6. Comunicación PS y PL…………………………………………………………pág. 25-26

Capítulo 7. Preparación de la arquitectura………………………………………………….pág. 26

Capítulo 8. Conclusiones y trabajo futuro…………………………………………………...pág. 27

Capítulo 9. Biografías………………………………………………………………………………...pág. 28

Lista de Acrónimos

Capítulo 1. Introducción y Objetivos.

1.1 Introducción

La plataforma Zynq-7000 se basa en la arquitectura Xilinx programación mediante SoC (AP SoC), estos integran un kernel ARM Cortex A9 MPCore sistema de procesamiento basado en PS y PL en un único dispositivo

La continua evolución de las tecnologías de computación da un nuevo lugar a las arquitecturas que cumplen funcionalidades a gran escala de procesado de datos, como procesadores vectoriales, multiprocesadores.

Cuando se procesa gran cantidad de información, esto es una complejidad a considerar por los tiempos de procesamiento requeridos, así como las nuevas herramientas de desarrollo, velocidad de diseño y su reprogramable, por ello este proyecto consiste en estudiar la arquitectura de la plataforma Zynq-7000 de Xilinx.

La plataforma Zynq-7000, fue lanzada por Xilinx a finales de 2012 y consta de dos partes diferenciadas:

• Programable Logic PL, en la que implementar dispositivos que se comunicarán con las PS (Processing System) a través de una interfaz AXI.

• No programable (PS  Processing System), donde se ejecuta el software, compuesta por un procesador Dual-Core ARM Cortex-A9 que gobierna el sistema.

La posibilidad de desarrollar aplicaciones que se ejecuten directamente en el procesador (modo Standalone) o sobre un sistema operativo (Linux), será necesario analizar las ventajas y los inconvenientes de estas alternativas, así como tratar de resolver los problemas presentados en ambos escenarios.

Por último, los dispositivos que se desarrollen deben estar bien integrados con el resto del sistema, por lo que se analizarán los mecanismos de comunicación con los diferentes módulos presentes tanto en la PS (Processing System) como en la PL (Programmable Logic).

1.2 Objetivos

Las fases de este trabajo constan:

1. Búsqueda de documentación sobre la plataforma Zynq-7000 y sus herramientas de desarrollo, así como su instalación en el sistema operativo Linux.

2.  Familiarización con las herramientas de desarrollo Vivado y el entorno de programación Xilinx SDK. Para este fin se cuenta con una serie de labs o tutoriales proporcionados por Xilinx que cubrirán desde la tarea de desarrollo hasta la de programación y testeo en la plataforma.

3. Estudio del medio de comunicación que se utilizará para transferir información a la placa.

    Se justificará la opción escogida (Gigabit Ethernet) entre las distintas alternativas y se tratará de conocer y utilizar las librerías encargadas de su uso, tanto en un medio Standalone como en uno con un sistema operativo Linux.

4. Una vez se disponga de un medio de comunicación capaz de transmitir y recibir información, se realizarán diferentes benchmarks o medidas de rendimiento con el fin de optimizar y caracterizar este canal de comunicación para conocer así sus posibilidades y, especialmente, sus limitaciones.

5. Se estudiará el problema de la integración de dispositivos de catálogo o personalizados (implementados en la FPGA o PL) con el resto del sistema. El manejo de estos componentes puede no presentar demasiados problemas cuando se realiza desde una aplicación Standalone, pero la solución no es directa cuando existe un sistema operativo de por medio.

6. Complementando a la fase anterior, y con el fin de poder controlar debidamente el estado de los dispositivos y la transferencia de información, se tratará de capturar las interrupciones que puedan lanzar los periféricos de la parte programable cuando se trabaja con un sistema operativo. Se desarrollará un ejemplo sencillo y se implementarán soluciones para hacer accesibles estos dispositivos desde una aplicación de usuario, así como para transferir información entre éstos.

Capítulo 2.         Estado de la Técnica

2.1   Introducción

A finales de 2012, Xilinx sacó al mercado la plataforma Zynq-7000 con su nueva familia de productos. La plataforma Zynq-7000 es un sistema PSoC (Programmable System on a Chip) constituido por dos partes diferenciadas pero interconectadas: la parte no programable (PS o Processing System) y la parte programable (PL o Programmable Logic).

La PS la constituyen dos núcleos de procesamiento ARM Cortex-A9 que gestionan los dispositivos externos, y ofrece la posibilidad de interconexión (mediante un bus AXI) con la lógica que pueda ser implementada en la zona reconfigurable o PL.

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