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取得了突破性價格-性能比的 DSP |
| 作者：davidlf 欄目：DSP技術(shù) |
新型 Spartan-3A DSP 平臺是成本敏感型 DSP 算法和需要極高的 DSP 性能的協(xié)處理應(yīng)用的理想之選。 新型 Spartan-3A DSP 平臺包含 2 款器件 - 3SD3400A 和 3SD1800A。 3SD3400A 提供了超過 30 GMAC/s（每秒完成 300 億次乘累加操作）的性能和高達 2,200 Mbps 的存儲器帶寬，并且批量價格低于 45 美元；而 3SD1800A 則提供了超過 20 GMAC/s 的性能，采用小封裝形式，價格低于 30 美元。 這代表著無可比擬的價格/性能比突破，滿足了價格和功耗敏感型應(yīng)用的要求，如單通道微微蜂窩無線基站內(nèi)的數(shù)字前端（DFE）和基帶解決方案、軍用移動軟件定義無線電（SDR）、超聲波系統(tǒng)、駕駛員輔助/媒體系統(tǒng)、HD 視頻、智能 IP 照相機與馬達/電機控制。 |
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| 作者： knight_don 于 2007/4/20 20:35:00 發(fā)布：
是可實現(xiàn)DSP功能的FPGA，還是DSP芯片 是可實現(xiàn)DSP功能的FPGA，還是DSP芯片 |
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| 作者： ascw07 于 2007/4/22 14:46:00 發(fā)布：
Spartan-3A是DSP嗎? 我懂得不太多,不過我記得Spartan好象是XILINX下的一個FPGA系列吧,我們實驗室好象還有一塊Spartan-III開發(fā)板 |
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| 作者： iversonma 于 2007/4/23 10:23:00 發(fā)布：
DSP應(yīng)用≠DSP處理器，低成本FPGA向DSP應(yīng)用滲透 “為什么會用FPGA做DSP呢？DSP表示的是數(shù)字信號處理(DIGITAL signal-processing)，它并不代表某一種芯片，而很多人可能會把它聯(lián)想為DSP芯片，實際上數(shù)字信號處理有很多種不同的解決方法，可以用普通DSP，也可以是普通MCU，還可以是FPGA和ASIC作數(shù)字信號處理。事實上，由于FPGA是一個天生的并行處理結(jié)構(gòu)，因此在進行復(fù)雜計算時性能遠遠超過傳統(tǒng)DSP處理器�！�XILINX公司中國區(qū)運營總經(jīng)理吳曉東強調(diào)說。 雖然賽靈思(XILINX)幾年前就推出了第一代面向DSP應(yīng)用而優(yōu)化的FPGA產(chǎn)品，并宣稱已經(jīng)有了數(shù)百家DSP應(yīng)用客戶，但吳曉東仍不得不在開場白中就澄清DSP的含義——由于TI長期擔當DSP處理器霸主，在人們心目中，TI、DSP和數(shù)字信號處理是三位一體的。因為TI也是XILINX的合作伙伴，因此對于DSP和FPGA的競合關(guān)系，吳曉東出言也非常謹慎。 繼推出Virtex-4 SX和Virtex-5 SXT兩款面向DSP應(yīng)用的高端FPGA平臺后，XILINX日前宣布推出首個低成本Spartan-DSP系列產(chǎn)品以及相應(yīng)的開發(fā)板和增強設(shè)計軟件，進一步擴展了其面向DSP應(yīng)用的XtremeDSP解決方案產(chǎn)品線。XILINX宣稱Spartan-DSP性價比和功耗為數(shù)字信號處理樹立了新的標桿—— Spartan-DSP可以提供了高達20GMACS(每秒十億次乘法累計)的DSP功能，而價格不到30美元，據(jù)稱與同類的其它高性能可配置DSP器件相比，該系列產(chǎn)品的動態(tài)功耗降低多達50%。 作為Spartan-DSP系列中的第一個平臺，Spartan-3A DSP與性能更高的Virtex-DSP系列形成互補。Virtex-DSP系列最高性能達352GMACS，瞄準的是高端通信和視頻應(yīng)用，如無線基站和包括監(jiān)控、廣播以及3D醫(yī)療圖像在內(nèi)的高分辨率視頻應(yīng)用。Spartan-3A DSP則面向1-30 GMACS性能范圍，滿足了大量對價格和功耗都很敏感的應(yīng)用的要求，包括單通道微蜂窩無線基站中的數(shù)字頭端(DFE)和基帶解決方案、軍用移動軟件定義無線電(SDR)、超聲系統(tǒng)、輔助駕駛/多媒體系統(tǒng)、高清視頻以及智能IP相機等——事實上，這些也是3月份ALTERA公司宣布發(fā)售65nm低成本 FPGA Cyclone III系列時所強調(diào)的新興應(yīng)用。 DSP應(yīng)用需求和DSP處理器性能存在差距，F(xiàn)PGA來填補 XILINX 亞太區(qū)市場營銷董事鄭馨南表示，過去二十年里算法復(fù)雜性的快速提升是推動FPGA在DSP應(yīng)用中使用的最重要市場動力。算法越復(fù)雜，對處理器的性能要求也越高，然而，傳統(tǒng)DSP和通用處理器(GPP)等固定架構(gòu)處理器的性能限制在摩爾定律規(guī)定的理論限定值以下，因此導(dǎo)致了算法性能要求和處理器性能之間的差距越來越大，這就需要FPGA來填補這種空白。 他以通信領(lǐng)域為例回顧DSP應(yīng)用歷史說，20世紀70年代，DSP應(yīng)用的驅(qū)動力為語音頻帶，性能需求的數(shù)量級為“KHz”，微處理器和MCU可以滿足需求；20世紀80年代和90年代，無線電為DSP應(yīng)用驅(qū)動力，性能需求的數(shù)量級為“MHz”，DSP獨領(lǐng)風騷；而進入21世紀，三網(wǎng)合一(Tri-play)要求非常復(fù)雜的信號處理，只有DSP和FPGA協(xié)作才能夠滿足應(yīng)用需求。 吳曉東解釋說，傳統(tǒng)DSP處理器是實時信號處理的最佳答案，但由于它畢竟是一個串行結(jié)構(gòu)，當做比較復(fù)雜的運算就可能來回循環(huán)幾百次，因此它的速度反而并不是很快，單個DSP處理器很難滿足5GMACS以上性能需求；而FPGA是一個天生的并行處理結(jié)構(gòu)，包含了有幾百個MAC單元，因此性能實際上是遠遠高于傳統(tǒng)DSP處理器，例如我們的Virtex-5 SXT FPGA在550MHz下性能達352GMACS。因此，他表示：“由于FPGA可以彌補DSP處理器的不足，在在信號處理系統(tǒng)中FPGA與DSP相得益彰，可實現(xiàn)系統(tǒng)邏輯復(fù)用及合并、新外設(shè)或總線接口和信號處理鏈中的性能加速”。 他以視頻監(jiān)控應(yīng)用舉例說，以前很少有客戶用 FPGA，因為以前視頻監(jiān)控的要求不高，通道數(shù)不多，對圖像的質(zhì)量也要求不高，但是隨著視頻監(jiān)控由標清轉(zhuǎn)向高清，從單通道轉(zhuǎn)到八通道，從非實時轉(zhuǎn)到對實時的要求，外加人臉識別和運動估計等分析功能，普通的DSP就很難實現(xiàn)，目前需要多片DSP來一起處理，成本十分昂貴，而用DSP+FPGA的方式則十分完美，可以大大節(jié)省成本。其中，F(xiàn)PGA用于加速實時視頻處理和壓縮，而DSP運行實時操作系統(tǒng)和第三方分析軟件。 FPGA和DSP處理器近期互補為主，未來難免競爭 由于目前在DSP應(yīng)用中，F(xiàn)PGA主要是作DSP處理器的協(xié)處理器，XILINX和TI也是合作伙伴，因此吳曉東更強調(diào)兩者FPGA和DSP間的協(xié)作，而不是取代關(guān)系。吳曉東表示：“我們一直說FPGA和DSP的互補和并存，并沒有去強調(diào)我們?nèi)ト〈鶧SP，因為DSP是串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA是并行結(jié)構(gòu)，很多情況下兩者都會用到，怎么把軟和硬結(jié)合達到最佳效果取決于客戶自己的習(xí)慣。”他還指出，客戶會首先考慮用DSP，因為過去很多工程師是在DSP上進行軟件設(shè)計，熟悉DSP芯片和工具，但工程師逐漸發(fā)現(xiàn)DSP在瓶頸和性能等方面有不能解決的困擾，所以客戶也在研究更好的架構(gòu)和處理方法，所以最近幾年FPGA+ DSP互補結(jié)構(gòu)是一種最優(yōu)化的架構(gòu)，越來越被廣泛使用和接受。 盡管目前雙方互補，但隨著DSP處理器通過采用提高時鐘頻率和多核提升性能，而XILINX發(fā)布Spartan-DSP這樣的低成本FPGA“適當降低性能”，雙方的碰撞也在所難免。例如，TI不久前針對WCDMA 基站推出了高集成度DSP TMS320TCI6488，它采用3個1GHz的DSP內(nèi)核，能夠在單芯片上支持宏基站所需的所有基帶功能，無需FPGA、ASIC及其它橋接器件。 吳曉東也坦承了FPGA和DSP處理器存在一定的競爭關(guān)系，他對《國際電子商情》記者表示：“目前的趨勢是一個往下走(FPGA)，一個往上走(DSP)，雙方都為了彌補性能上的鴻溝，都是為了更好服務(wù)客戶，滿足市場的需求，最終的抉擇取決于客戶，取決于應(yīng)用�！眳菚詵|指出，很難為客戶選擇DSP還是 FPGA劃定一個明顯的界限，我們現(xiàn)在看到5GMACS以下是普通DSP容易實現(xiàn)，5GMACS以上就比較困難了，而且需要多片去處理，這時候FPGA更有優(yōu)勢。 Spartan-3A對陣Cyclone III：邏輯片和乘法器架構(gòu) Spartan-3A DSP平臺的兩款器件3SD3400A和3SD1800A分別可以提供超過30 GMACS/2200 Gbps存儲器帶寬和20 GMACS/1500 Gbps存儲器帶寬，分別包括126和84個XtremeDSP DSP48A邏輯片，最高DSP頻率都為250MHz。Spartan-3A DSP平臺還提供多達53,712個邏輯單元、2268 Kbits性能增強的Block RAM(BRAM)以及373 Kbits分布式RAM。 對比一下 ALTERA不久發(fā)布的65納米低成本FPGA Cyclone III，如果只是從雙方公布的參數(shù)上來看，可以發(fā)現(xiàn)Spartan-DSP產(chǎn)品的性能指標比Cyclone III系列中最高端產(chǎn)品略低，如DSP頻率，邏輯單元數(shù)量和存儲器容量。Cyclone III含有5K至120K邏輯單元(LE)，288個數(shù)字信號處理(DSP)乘法器，乘法器性能達到了260MHz，存儲器達到4Mbits。 不過，XILINX宣稱Spartan-3A DSP的實際性能反而領(lǐng)先，吳曉東向《國際電子商情》記者強調(diào)說：“我們非常有信心，Spartan-DSP的DSP性能不是一般優(yōu)于其他的DSP，而是特別優(yōu)于其他產(chǎn)品。”他介紹說，關(guān)鍵在于XILINX采用的是很先進的DSP48A邏輯片架構(gòu)，而競爭對手還采用的是乘法器。Spartan-3A DSP架構(gòu)的核心是新的成本優(yōu)化的XtremeDSP邏輯片(DSP48A)，可支持設(shè)計人員實現(xiàn)許多獨立的算法功能。該架構(gòu)還支持將多個DSP48A邏輯片連接起來完成寬輸入數(shù)學(xué)運算功能、DSP濾波器以及復(fù)雜算術(shù)功能，不需要使用通用邏輯構(gòu)造資源。因此可以降低功耗，提供極高性能并可高效率地利用硅片面積和資源。與其它高性能可配置器件相比，新推的DSP48A邏輯片可將通用FIR濾波器的功耗降低多達50%。 對于 DSP48A邏輯片和乘法器的區(qū)別，他解釋說，DSP數(shù)字信號處理的演進是這樣的，把邏輯固化為乘法器，然后把它提升更高的階段，變成一個乘法累加單元 (MAC單元)，也就是邏輯片，為什么這么做呢？因為數(shù)字信號處理并不是簡單的乘法，會碰到很多乘和乘累加，還有比較，還有計數(shù)，還有矩陣運算和桶式移位等很多復(fù)雜計算，如果都是通過乘法器來做的話，同時需要信號處理專家和FPGA專家才可以做到，而邏輯片可以很簡單地支持這些計算。簡單地說來，乘法器是一種軟DSP實現(xiàn)方法，需要消耗FPGA的邏輯和存儲資源，而且從時間、可靠性和效率上來講都是處于一種不能夠預(yù)見的狀況；而邏輯片是一種硬DSP實現(xiàn)方法，節(jié)省了FPGA的資源，大大提高了效率和降低了功耗。 吳曉東宣稱，正是因為我們的邏輯片架構(gòu)，因此Spartan-DSP不需要那么多的邏輯單元和存儲器，反而在性能上超過競爭對手。他向《國際電子商情》記者強調(diào)說：“競爭對手最高才可以達到260MHz，而且還需要精通信號處理的專家和FPGA專家，而我們是能夠保證用戶最少可以到250MHz，一個對FPGA不是很熟悉的DSP設(shè)計人員就可以輕易跑到250MHz，250MHz是下限，而上限沒有給出，這取于用戶，一些有經(jīng)驗的用戶跑到 300MHz以上都有可能�！� XILINX公司現(xiàn)在就可提供Spartan-3A DSP平臺3SD3400A 器件的工程樣品，而3SD1800A器件的工程樣品到本季度末就可提供。3SD3400A器件的單價為44.95美元，3SD1800A為29.85美元 (2008年末2.5萬件批量供貨單價)。 http://www.esmchina.com/images/site/20070420_01-3.jpg |
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| 作者： davidlf 于 2007/4/27 12:41:00 發(fā)布：
是可實現(xiàn)DSP功能的FPGA |
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