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電子發燒友網>電子資料下載>可編程邏輯>FPGA/ASIC>FPGA性能超越DSP數十倍

FPGA性能超越DSP數十倍

2017-11-06 | rar | 0.3 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

多年以來,在ASSP、ASICDSPFPGA芯片的選擇問題上,高端通信系統設計師總面臨諸多棘手而復雜的難題。
  雖然這些芯片技術在價格與性能方面各有優劣,但是FPGA供應商一直宣稱:與復雜且昂貴的ASIC相比,它們提供的產品在多個方面都更勝一籌,例如具有更快的產品上市速度,以及更多的設計靈活性。然而截至目前,在與DSP的競爭中,人們卻普遍認為,FPGA在性價比方面的表現遠不如DSP。
  不過,技術咨詢公司Berkeley Design Technology(BDTI)一項最新但是具有爭議性的基準測試研究結果顯示,在多個意義重大的DSP應用中,FPGA的性價比優勢可能超越了獨立DSP。
  “特別地,在諸如高端通信基礎設施等包含大量并行運算、且對性能要求極高的應用中,FPGA較獨立DSP更合適。”BDTI創始人兼總裁Jeff Bier表示,“FPGA將在DSP應用中扮演越來越重要的角色。”
  這份報告既詳細又措辭微妙,它指出,FPGA不會在一夜之間徹底顛覆現有格局。Bier極力強調,對許多高端電信應用及其它應用來說,FPGA仍將與系統內已有的器件共存,這些器件包括ASSP、ASIC、DSP、通用處理器等。但根據BDTI的研究,仍有跡象表明,傳統上與高成本聯系在一起的FPGA,實際上在某些設計應用中比DSP方案還便宜。
  這項名為“FPGA與DSP”的研究,包括以BDTI專有的正交頻分復用(OFDM)基準技術為基礎,在以電信應用為導向的高端任務中,選擇DSP和FPGA,對其相關性能與效率進行測試。該OFDM基準被用來描述在數字用戶線(DSL)系統、有線調制解調器和無線產品中出現的信號處理類型。
  “當你處在類似多信道OFDM接收機這樣一個對性能要求苛刻的環境中時,換成FPGA能得到很好的結果。”Bier表示。
  在各種具有“經濟效益”的中端器件間進行測試(或競賽),結果顯示FPGA的性能明顯超出DSP——至少是基于這項基準的情況下。另外,BDTI的報告還顯示,賽靈思公司的中端Virtex-4 SX25系列FPGA,性能也超過了Altera的Stratix II 2S15系列FPGA,以及TI的TMS320C6410 DSP和飛思卡爾的MSC8144 DSP。
  基準測試結果對具體芯片能支持的信道數以及相應的每信道成本進行了比較。
  BDTI基準測試中,FPGA性能勝出競爭對手DSP。
  Bier指出,高性能DSP的售價一般在30-200美元之間,在基準測試中的DSP能處理大約4條信道。對應于最高價格200美元,它相當于50美元/信道。而研究中采用的成本高達200美元的高端FPGA,能實現20-40條基準接收器信道(一些固定的乘法器被內置于FPGA架構內,而且一些附加的乘法器還可以被設計進FPGA邏輯結構)。這相當于FPGA的每信道成本可低至6美元,Bier強調。
  設計師因而能以較低的時鐘頻率(在FPGA上約為250MHz)實現更多的乘法器。“從而使FPGA的每秒鐘吞吐量比DSP高一個數量級。”他表示。
  測試結果指出,賽靈思器件的相對等級為34,Altera為17,而TI則為1。飛思卡爾的器件也參與了評估,但是沒有給出相對等級。
  結果出人意料?
  換句話說,按BDTI的基準,賽靈思FPGA的成本效益是TI DSP的34倍,這樣的結果使眾多分析人士大跌眼鏡。“太令人震驚了!”分析師Satya Chillara表示,“站在頻率角度上,我之前從不認為FPGA會超越DSP。”Chillara是美國投資銀行Pacific Growth Equities公司的分析師,負責跟蹤研究Altera、TI、賽靈思和其它芯片廠商。
  飛思卡爾和Altera拒絕對該報告發表任何評論,FPGA巨頭賽靈思則歡呼勝利。“當對不同FPGA公司的競爭平臺進行對比時,性能測試結果能夠說明一切。”賽靈思處理方案部的副總裁兼總經理Omid Tahernia表示。
  Tahernia也指出,在高端系統中,FPGA和DSP仍存在一定程度的互補性。“真正的競爭仍在FPGA和ASIC之間。”他補充道。
  “我們正在從ASIC市場奪取份額嗎?是的,沒錯。”Tahernia說。
  TI的DSP產品全球營銷經理Leon Adams同意賽靈思的判斷,但是他表示,考慮到BDTI基準測試研究范圍的局限性,因此他對測試結果并不感到吃驚。“OFDM本質上是高度并行的,”Adams指出,“所以,同樣在本質上高度并行的FPGA在基準測試中拔得頭籌并不足為奇。”
  “在高端通信設備中,你仍將看到人們采用DSP,并輔以ASIC和FPGA;”他指出,“而在市場終端,你將看到許多專用DSP,而FPGA則要少得多。”
  理性看待問題的另一面
  但顯然,不同技術之間仍存在各種折衷,這也使得一些人相信,在可預見的未來,設計人員將繼續面對芯片選型所帶來的挑戰。例如,固定功能的ASIC和ASSP,一般能得到高于FPGA的吞吐量和性價比,但這些優勢卻是以其它方面的重大損失為代價的。”BDTI報告指出。
  FPGA的關鍵優勢,就在于其靈活性,以及開發者能夠根據特定應用對其進行配置。“在能從并行處理獲益的應用中,高性能FPGA每個時鐘周期能完成更多工作。”BDTI報告顯示。
  但是,盡管FPGA具備靈活優勢,許多DSP工程師卻并不熟悉面向DSP的FPGA,他們傾向于選擇更傳統的技術方案。”該報告指出。或許,一個更大的難題,是在器件性能和應用開發之間做權衡。
  “FPGA更難以使用,因為它有一套不同的設計和技巧。”Bier解釋道,“在FPGA上創建一個優化應用是個費時的過程。”
  為了提升FPGA的吸引力以及易用性,FPGA廠商最近將精力投入在開發幾項關鍵技術上,即:高層工具、模塊庫和以處理器為中心的設計。的確,尤其是FPGA工具正在取得長足進展。“這意味著,在今后幾年,當前橫亙在FPGA和DSP之間(且明顯有利于DSP)的易用性差異將逐漸縮小。”該報告最后總結道。
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