基于FPGA的SOC设计技术的硬核与软核处理器的区别和联系
软核处理器
sopc技术，即软核处理器，最早是由altera公司提出来的，它是基于fpga的soc片上系统设计技术。是使用fpga的逻辑和资源搭建的一个软核cpu系统，由于是使用fpga的通用逻辑搭建的cpu，因此具有一定的灵活性，用户可以根据自己的需求对cpu进行定制裁剪，增加一些专用功能，例如除法或浮点运算单元，用于提升cpu在某些专用运算方面的性能，或者删除一些在系统里面使用不到的功能，以节约逻辑资源。
另外也可以根据用户的实际需求，为cpu添加各种标准或定制的外设，例如uart，spi，iic等标准接口外设，同时，用户也可以自己使用fpga的逻辑资源，编写各种专用的外设，然后连接到cpu总线上，由cpu进行控制，以实现软硬件的协同工作，在保证系统性能的同时，增加了系统的灵活性。
而且，如果单个的软核cpu无法满足用户需求，可以添加多个cpu软核，搭建多核系统，通过多核cpu协同工作，让系统拥有更加灵活便捷的控制能力。
由于是使用fpga资源实现的，所以具有很大的灵活性，可以实现根据需要实现多种处理器，如8051，risc-v，xilinx的 microblaze ，altera的nios-ii等等。
硬核处理器
由于软核cpu是使用fpga的通用逻辑资源搭建的，相较使用经过布局布线优化的硬核处理器来说，软核处理器够运行的最高实时钟主频要低一些，而且也会相应的消耗较多的fpga逻辑资源以及片上存储器资源，因此sopc方案仅适用于对于数处理器整体性能要求不高的应用，例如整个系统的初始化配置，人机交互，多个功能模块间的协调控制等功能。
所以，各大fpga厂家推出了soc fpga技术，是在芯片设计之初，就在内部的硬件电路上添加了硬核处理器，是纯硬件实现的，不会消耗fpga的逻辑资源，硬核处理器和fpga逻辑在一定程度上是相互独立的，简单的说，就是soc fpga就是把一块arm处理器和一块fpga芯片封装成了一个芯片。
例如比较有名的xilinx的zynq/pynq系列集成arm cortex-a9处理器，同时具有arm软件的可编程性和fpga 的硬件可编程性，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成 cpu、dsp、assp 以及混合信号功能。
intel的cyclone v系列，集成双核cortex-a9，于2013年发布，在单一芯片上集成了双核的arm cortex-a9处理器和fpga逻辑资源的新型soc芯片，相较于传统的单一arm处理器或fpga芯片，它既拥有了arm处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力，又集成了fpga的高速并行处理优势。
同时，基于两者独特的片上互联结构，使用时可以将fpga上的通用逻辑资源经过配置，映射为arm处理器的一个或多个具有特定功能的外设，通过高达128位宽的axi高速总线进行通信，完成数据和控制命令的交互。由于片上的arm处理器是经过布局布线的硬线逻辑，因此其能工作的时钟主频较高，因此单位时间内能够执行的指令也更多。
区别与联系
从架构的角度来说，sopc和soc fpga是统一的，都是由fpga部分和处理器部分组成。在soc fpga 中，嵌入的是纯硬件基础的硬核处理器，简称hps(hardware processor system)，而sopc技术中，嵌入的是使用fpga逻辑资源实现的软核处理器，两者指令集不一样，处理器性能也不一样。
一般来说，硬核处理器的性能要远远高于软核处理器。另外，硬核处理器除了cpu部分，还集成了各种高性能外设，如mmu、ddr3控制器、nand flash控制器等，可以运行成熟的linux操作系统和应用程序，提供统一的系统api，降低开发者的软件开发难度。而软核cpu虽然可以通过配置，用逻辑资源来搭建相应的控制器以支持相应功能，但是从性能和开发难度上来说，基于soc fpga架构进行设计开发是比较好的选择。
▲zynq内部框图
另外，虽然soc fpga芯片上既包含了有arm，又包含了有fpga，但是两者一定程度上是相互独立的，soc芯片上的arm处理器核并非是包含于fpga逻辑单元内部的，fpga和arm（hps）处理器只是封装到同一个芯片中，jtag接口、电源引脚和外设的接口引脚都是独立的。因此，如果使用soc fpga芯片进行设计，即使不使用到片上的arm处理器，arm处理器部分占用的芯片资源也无法释放出来，不能用作通用的fpga资源。
而sopc则是使用fpga通用逻辑和存储器资源搭建的cpu，当不使用cpu时，cpu部分占用的资源可以被释放，重新用作通用fpga资源。
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另外也可以根据用户的实际需求，为cpu添加各种标准或定制的外设，例如uart，spi，iic等标准接口外设，同时，用户也可以自己使用fpga的逻辑资源，编写各种专用的外设，然后连接到cpu总线上，由cpu进行控制，以实现软硬件的协同工作，在保证系统性能的同时，增加了系统的灵活性。
而且，如果单个的软核cpu无法满足用户需求，可以添加多个cpu软核，搭建多核系统，通过多核cpu协同工作，让系统拥有更加灵活便捷的控制能力。
由于是使用fpga资源实现的，所以具有很大的灵活性，可以实现根据需要实现多种处理器，如8051，risc-v，xilinx的 microblaze ，altera的nios-ii等等。
硬核处理器
由于软核cpu是使用fpga的通用逻辑资源搭建的，相较使用经过布局布线优化的硬核处理器来说，软核处理器够运行的最高实时钟主频要低一些，而且也会相应的消耗较多的fpga逻辑资源以及片上存储器资源，因此sopc方案仅适用于对于数处理器整体性能要求不高的应用，例如整个系统的初始化配置，人机交互，多个功能模块间的协调控制等功能。
所以，各大fpga厂家推出了soc fpga技术，是在芯片设计之初，就在内部的硬件电路上添加了硬核处理器，是纯硬件实现的，不会消耗fpga的逻辑资源，硬核处理器和fpga逻辑在一定程度上是相互独立的，简单的说，就是soc fpga就是把一块arm处理器和一块fpga芯片封装成了一个芯片。
例如比较有名的xilinx的zynq/pynq系列集成arm cortex-a9处理器，同时具有arm软件的可编程性和fpga 的硬件可编程性，不仅可实现重要分析与硬件加速，同时还在单个器件上高度集成 cpu、dsp、assp 以及混合信号功能。
intel的cyclone v系列，集成双核cortex-a9，于2013年发布，在单一芯片上集成了双核的arm cortex-a9处理器和fpga逻辑资源的新型soc芯片，相较于传统的单一arm处理器或fpga芯片，它既拥有了arm处理器灵活高效的数据运算和事务处理能力，又集成了fpga的高速并行处理优势。
同时，基于两者独特的片上互联结构，使用时可以将fpga上的通用逻辑资源经过配置，映射为arm处理器的一个或多个具有特定功能的外设，通过高达128位宽的axi高速总线进行通信，完成数据和控制命令的交互。由于片上的arm处理器是经过布局布线的硬线逻辑，因此其能工作的时钟主频较高，因此单位时间内能够执行的指令也更多。
区别与联系
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一般来说，硬核处理器的性能要远远高于软核处理器。另外，硬核处理器除了cpu部分，还集成了各种高性能外设，如mmu、ddr3控制器、nand flash控制器等，可以运行成熟的linux操作系统和应用程序，提供统一的系统api，降低开发者的软件开发难度。而软核cpu虽然可以通过配置，用逻辑资源来搭建相应的控制器以支持相应功能，但是从性能和开发难度上来说，基于soc fpga架构进行设计开发是比较好的选择。
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另外，虽然soc fpga芯片上既包含了有arm，又包含了有fpga，但是两者一定程度上是相互独立的，soc芯片上的arm处理器核并非是包含于fpga逻辑单元内部的，fpga和arm（hps）处理器只是封装到同一个芯片中，jtag接口、电源引脚和外设的接口引脚都是独立的。因此，如果使用soc fpga芯片进行设计，即使不使用到片上的arm处理器，arm处理器部分占用的芯片资源也无法释放出来，不能用作通用的fpga资源。
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