Spectra-Q引擎提升Quartus II软件FPGA开发效率

FPGA近几年发展速度可以用突飞猛进来形容，逻辑单元增长速度是超摩尔定律的。现在具备数百万个逻辑单元的FPGA已经被广泛应用于通信、测试、航天等多个领域，强大的性能也带来了新的问题，那就是开发设计难度急剧增加。

Altera软件和DSP产品市场经理 Albert Chang

Altera软件和DSP产品市场经理Albert Chang表示：“Altera过去的FPGA的每一代产品，它的能力和功能都是渐进式这样的提高。从我们的Stratix三代到四代到五代，。它的能力都是一个渐进式的提高，但是到了Arria10和Stratix10，可以看到它们的能力有一个跳跃式增长。大家可以看到我们过去的五代产品可以支持100万的逻辑单元，到了现在Stratix10和Arria10，它可以支持几百万个的逻辑单元，使用的都是ARM的内核处理器，还支持浮点的预算，支持50种不同的协议。正是由于硬件能力的突飞猛进，我们也需要个更加强大的软件设计工具。”

为了实现这一目标，近日Altera ltera宣布Quartus II软件引入新的Spectra-Q引擎。Spectra-Q引擎提供快速算法，支持渐进式设计修改，不需要进行全设计编译。引擎还具有分层数据库，支持用户在修改设计的其他部分时保留IP模块的布局布线信息不变。这有助于实现稳定的设计，避免了不必要的时序收敛投入，缩短了编译时间。新引擎还包括了一个通用高级设计编译器，其结果质量更好，实现了Quartus II软件与各种不同前端工具的无缝集成。

至于为何采用Spectra-Q的名字，Albert Chang解释说：“Spectra是Spectrum的复数，指的是很广的意思，Spectra-Q的这个引擎可以支持很广的设计输入的方法，包括实现方法，还有支持不同的计算机的环境，支持的很广，所以英文就用Spectra-Q做它的名字。”

Spectra-Q引擎的顶层是名为BluePrint的平台设计工具，它是业界第一款支持设计人员探查体系结构、以更高的效率分配接口的平台设计工具。这一工具支持设计人员通过实时滤波器检查来探查并建立合法的IO布局前端，设计迭代次数减少了10倍。工具还含有时钟和内核规划功能，极大减少了时序收敛所需要的设计迭代次数。

Albert Chang表示：“我们看到过去客户在I/O引脚的设计和布局上面会花2—3个月的时间，有了BluePrint设计平台之后，不到一个月的时间就可以完成I/O的布局设计。”

Spectra-Q具备许多新的特性。

首先，Spectra-Q引擎可以把整个编译阶段分为三部分：外设布放器、内核布放器和布线器。这样工程师就不用进行完全的编译，而是完成一个阶段再进入下一个阶段，以让迭代速度更快，可以对设计进行渐进式的改善。

其次，Spectra-Q引擎支持分层设计流程，利用分层数据库，支持IP复用和可选IP重新编译，更新后的IP不再需要对整个数据库进行编译。

最后，Spectra-Q引擎拥有一个统一的编译器，可以提供不用的前端，让软件开发人员、嵌入式开发人员和硬件开发人员共同进行开发，提升整个项目运作效率。

由于该引擎技术较新，所以目前Spectra-Q引擎只支持Altera第10代及以后的FPGA和SoC，并且只有Quartus II 15.0版本支持该引擎。