Fremtidens fleksible satellitter: Store eller mange små?

En FPGA har både fordele og ulemper. Den kan næsten intet rumme i forhold til software, og er ikke egnet til større opgaver. I dag er almindeligt, at større FPGA'er derfor forsynes med en hurtig ARM processor, således at tunge opgaver, og opgaver der ikke behøver at gå hurtigt, lægges i softwaren. Som regel, vil man lægge så lidt som overhovedet muligt i FPGA - og det meste i software. Det, som er tidskritisk, og skal gå hurtigt, det lægges i FPGA. Alt andet, i software.

Når man typisk analyserer en opgave, så analyserer man hvilke dele der er nødvendigt at lægge i en FPGA. Selvom man kun bruger en FPGA, så lægges store dele i software - men man kan bruge soft-cores. Det betyder, der bruges små CPU'er, der er designet til FPGA'en. I en større FPGA, kan være plads til mange små CPU'er. En lille CPU ligger et sted midt imellem en CPU og en FPGA. Den kan klare små selvstændige opgaver, der er langt mere komplekse end en FPGA, uden at blive dyr og kompleks at udvikle. Og ram og rom lager, er mange gange mere kompakt end FPGA til samme formål.

En normal FPGA indeholder således meget lidt FPGA. Det meste er i softwaren. Og de fleste FPGA'er har en kraftig CPU indbygget. I nogle tilfælde dual-core. Dertil kommer soft-cores med mindre CPU'er. Disse kodes også i software, men parallelt. Og så, til det der ikke kan gå hurtigt nok, og som er ufatteligt simpel i forhold til software, det lægges i FPGA. Det fylder enorm, det koster meget at udvikle, og det er kun når det er absolut nødvendigt, at man gør det.

I visse tilfælde, lægges nogle low-power kredsløb også i FPGA. Men, de plejer at være simple, og er normalt kun til at vække CPU og andet.

Med andre ord - en FPGA indeholder masser af software. Til alle FPGA'er, kan du få embeddede biblioteker, der reelt kun indeholder en CPU, og programmere dem i C og C++. Så vidt jeg ved, er ikke lavet nogle CPU'er der kan programmeres i VHDL eller verilog. Men det kunne måske være praktisk, ved den automatiske syntese, da at værktøjerne så selv kunne flytte det meste over i CPU'er. De fleste foretrækker imidlertid C og C++ fremfor VHDL og verilog, så det er nok derfor, at vi ikke rigtig har set sådanne compilere til FPGA'er.

Jeg er overrasket over at de bruger software og ikke FPGA. Jeg er amatør på det her felt, men det virker for mig som om, at hvis man idag skal lave (nede på jorden) instrumenter, som slår en balance mellem økonomi ved lavt styk antal men høj performance, så anvendes der FPGA's frem for software.</p>
<p>Er det en diskussion du er stødt på?

Tak for din kommentar og spørgsmål.

Når jeg snakker om satellitter og software, så er det software på selve satellitten til at kontrollere antennerne på satellitten, og hvor disse leverer tjenester og dækning.

For at være konkrete så lad os som et eksempel kigge på SES' Astra 3B-satellit: https://www.ses.com/our-coverage/satellites/337 . Denne kan, som man kan se på billederne på linket ovenfor, levere dækning over Europa, Mellemøsten og Sydafrika i visse frekvensbånd.

Kunne man nu forestille sig, at den samme satellit også kan levere tjenester og dækning over andre lande og kontinenter? Uden at jeg er ekspert i lige præcis den her satellit vil jeg tro, at: Nej, det kan man ikke - eller i hvert fald kun i ganske begrænset omfang.

Med software-styring af satellitten og dennes antenner skulle idéen være, at man meget nemmere og mere fleksibelt med den samme satellit - dvs. med den samme hardware - kan omprogrammere den med software, så det er muligt at ændre, hvad satellitten leverer af tjenester og hvor.

Topchefen for Intelsat udtrykte det, som jeg skrev om i maj, sådan her: "Satellitindustrien er ved at flytte sig fra et hardware-centrisk til et software-centrisk paradigme".

Nogle taler om, at satellitter måske kan blive mere som SmartPhones: Et stykke hardware, som primært styres af software, og hvor man ved at installere nye apps kan skræddersy, hvad den kan bruges til.

Jeg er overrasket over at de bruger software og ikke FPGA. Jeg er amatør på det her felt, men det virker for mig som om, at hvis man idag skal lave (nede på jorden) instrumenter, som slår en balance mellem økonomi ved lavt styk antal men høj performance, så anvendes der FPGA's frem for software.

Er det en diskussion du er stødt på?