Philips PM2121應(yīng)用程序含有兩部分。OpenCL主程序是純軟件例程，以標(biāo)準(zhǔn)C/C++編寫，可以運(yùn)行在任何類型的微處理器上。例如，這類處理器可以是FPGA中的嵌入式軟核處理器、硬核ARM處理器或者外置x86處理器。

　　在這一主軟件例程執(zhí)行期間的某一點(diǎn)，某一功能有可能需要進(jìn)行大量的計(jì)算，這就可以受益于并行器件的高度并行加速功能，例如CPU、GPU、FPGA等器件。要加速的功能被稱為OpenCL內(nèi)核。采用標(biāo)準(zhǔn)C編寫這些內(nèi)核；但是，采用結(jié)構(gòu)對其進(jìn)行注釋，以設(shè)定并行處理操作和存儲器等級。圖2中的例子對兩個數(shù)組a和b進(jìn)行矢量加法，將結(jié)果寫回輸出數(shù)組應(yīng)答中。矢量的每一元素都采用了并行線程，當(dāng)采用像FPGA這類具有大量精細(xì)粒度并行單元的器件進(jìn)行加速時，能夠很快的計(jì)算出結(jié)果。主程序使用標(biāo)準(zhǔn)OpenCL API，支持將數(shù)據(jù)傳送至FPGA，調(diào)用FPGA內(nèi)核，傳回得到的數(shù)據(jù)。

　　圖2.在FPGA上實(shí)現(xiàn)的OpenCL例子

　　在Philips PM2121中，可以把內(nèi)核功能傳送到深度流水線硬件電路中，它使用了流水線并行處理概念，在本質(zhì)上就是多線程的。這些流水線的每一條都可以復(fù)制多次，與一條流水線相比，提供更強(qiáng)的并行處理功能。

　　在Philips PM2121上實(shí)現(xiàn)OpenCL標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)勢

　　使用OpenCL描述來開發(fā)FPGA設(shè)計(jì)，與基于HDL設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法相比，具有很多優(yōu)勢。開發(fā)軟件可編程器件的流程一般包括進(jìn)行構(gòu)思、在C等高級語言中對算法編程，然后使用自動編譯器來建立指令流。面向OpenCL的Altera SDK提供了設(shè)計(jì)環(huán)境，很容易在FPGA上實(shí)現(xiàn)OpenCL應(yīng)用。如圖3所示。

　　圖3.面向Philips PM2121的Altera SDK簡介

　　可以把這一方法與傳統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)方法相比較，在傳統(tǒng)方法中，設(shè)計(jì)人員的主要工作是對硬件按照每個周期進(jìn)行描述，用于實(shí)現(xiàn)其算法。傳統(tǒng)流程涉及到建立數(shù)據(jù)通路，通過狀態(tài)機(jī)來控制這些數(shù)據(jù)通路，使用系統(tǒng)級工具連接至底層IP內(nèi)核，由于必須要滿足外部接口帶來的約束，因此，需要處理時序收斂問題。面向OpenCL的Altera SDK幫助設(shè)計(jì)人員自動完成所有這些步驟，使他們能夠集中精力定義算法，而不是重點(diǎn)關(guān)注乏味的硬件設(shè)計(jì)。以這種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員很容易移植到新FPGA，性能更好，功能更強(qiáng)，這是因?yàn)镺penCL編譯器將相同的高級描述轉(zhuǎn)換為流水線，從而發(fā)揮了FPGA新器件的優(yōu)勢。

　　在Philips PM2121上使用OpenCL標(biāo)準(zhǔn)，與目前的硬件體系結(jié)構(gòu)（CPU、GPU，等）相比，能夠大幅度提高性能，同時降低了功耗。此外，與使用Verilog或者VHDL等底層硬件描述語言（HDL）的傳統(tǒng)FPGA開發(fā)方法相比，使用OpenCL標(biāo)準(zhǔn)、基于FPGA的混合系統(tǒng)（CPU + FPGA）具有明顯的產(chǎn)品及時面市優(yōu)勢。

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