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DSP VS FPGA

Ivanovich Lache Salcedo

ivanovichlache.googlepages.com 2

Sumário

Introdução ao DSP Introdução à FPGA. DSP VS FPGA Futuro. Conclusões Bibliografia.


DSP

Chips comerciáveis (1980 Bell labs - 1983 TI). Características básicas.

Repetitivo. Desempenho Numérico.

Multiplicações e acumulações (MACs) numa instrução. Filtros digitais, correlação, Transformada de Fourier.

Aceso completo à memória numa instrução por ciclo (“Trabalho em paralelo”).


DSP

Características gerais. Ponto Fixo/Ponto Flutuante. Largura de dados (16-32Bits). Velocidade.

O tempo de ciclo de instrução de processador.

MIPS (millions of instructions per second).


DSP

Características gerais. Organização de memória (Código, dados).

Harvard arquitetura de memória.Número de “external buses”.

Facilidade de desenvolvimento. Trabalho de time (Interfaces).

USB, Ethernet, I2C


DSP

Consumo de energia (dispositivos portáteis).Operação de voltagem reduzida.“Sleep” Modos.Dynamic voltage scaling (DVS).

Custo.


DSP

APLICAÇOES DO DSPControle de motor.Propósito geral. Instrumentação. Networking. Telefonia. Audio-Video.


FPGA

Field Programmable Gate Array.

Primeira FPGA em 1985 (Xilinx)

A FPGA é um circuito integrado que contém muitas (64K para mais de 40,000K Altera) celas de lógica idênticas.

Blocológico

I/OBloco

Estrutura da FPGA


FPGA

Nome Re-Programável Volátil Tecnologia

Fuse NÃO NÃO Bipolar

Eprom SIM NÃO UVCMOS

EEprom SIM NÃO EECMOS

SRAM SIM SIM CMOS

Antifuse NÃO NÃO CMOS

Duas categorias. SRAM – Based Anti-fuse Based.

Benchmarking é através do número de nands, e do número de Blocos lógicos.


FPGA

Bloco lógico. Ele é o coração da FPGA, LUT (Look Up Table). Flip-Flop Permite um uso largo

de funções lógicas. Algumas tem Ram

cells e Nand Arrays São Interconectados

por switches. Porém é importante o uso de ferramentas CAD

Blocológico

LUT

LUT

LUT

FLIP-FLOP

FLIP-FLOP

SELETOR

RELÓGIO

Saídas

Entradas

Entradas


FPGA

Programabilidade é relativamente simples. VHDL (Very-High-Speed-Integrated-Circuits Hardware Description Language) .

Pode programar-se para desenvolver tarefas em paralelo.

Código Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código CódigoCódigo Código Código


FPGA

APLICAÇOES DA FPGA. Storage and Computing

(Servers) Medicina. Telematics. Complemento do DSP Hadware evolutivo.


DSP VS FPGA


DSP VS FPGA

Velocidade. Facilidade de desenvolvimento de projetos

FDP. Consumo de poder. Custo.


DSP VS FPGA (Velocidade)

FPGA Max Clock Rate 550MHZ (Virtex 5) 185MHZ (Spartan 3)

DSP Max Clock Rate 1000MHZ TMSC6000 100MHZ TMSC3000



FPGA Operações em

paralelo. Não é bom em

operações muito complexas.

Melhor em ponto fixo.

DSP Arquitetura fixa. É mais rápido em

tarefas especificas do DSP (FFT, Ponto flutuante).



FPGA 19-256 GMACs

(Spartan-Virtex)(185-500Mhz)

DSP 1-153

GMACS(TigerSharc) (600Mhz)


DSP VS FPGA (Fdp Compiladores)

DSP Assembler, C++

FPGA Verilog, VHDL, JHDL,

schematic.

As empresas de DSP e FPGA estão desarrolhando muitas ferramentas pra o uso de seus hardware, por exemplo, existem ferramentas pra FPGA em simulink (MATLAB) que permitem o uso de simulações e a generação de código para FPGA.

C++

Ivanovich

Muitas opções, mais, são linguais de programação muito restringidos.

Ivanovich

Desarrola mas ferrramentas


DSP VS FPGA (Recursos)

É mais fácil encontrar recursos pra DSP (muitas librerias em C++) que desarrolham tarefas especificas.

29859 DSP Vs 7023 FPGA patentes!! 1913 DSP vs – 609 FPGA Produtos

Patentados.

C++


DSP VS FPGA (Recursos)

MEMORIA (on chip) 52KBites 3MBites para o DSP e 375KBites 1.4MBites para FPGA

As duas tecnologias tem interfaces a diferentes tipos de protocolos.

Todas os fabricantes oferecem tarjetas de desenvolvimento


DSP VS FPGA (Power)

1.15W - 2.15W para o DSP (TI) 200mW 800-mW para a FPGA (ALTERA) 0.15 mW/MMAC e 0.23 mW/MHz (DSP

ANALOG).


DSP VS FPGA (CUSTO)

39 USD (Grandes quantidades 100) Xilinx 1800 USD

1,3 USD (Fixed point) TexasC2000 240USD C6000


DSP VS FPGA (CUSTO)

1.5 billion units in 2004, that will reach 2.8 billion units by the end of 2009, DSP.

Xilinix quer aquele mercado. 75% do mercado das comunicações é

para os DSP (EETIMES).


DSP Vs FPGA (Concluções)

Qual é o melhor? Qual é o futuro? DSP é recomendado para uma rápida

implementação de projetos. FPGA é mais flexível (arquitetura) mas

não é muito bom em operaçãoes de ponto flutuante.

Ivanovich

Trabalho em equipe das FPGA e os DSP.

Ivanovich

Com a implementação de CPU nas FPGA buscam uma melhora nas operações de ponto flutuante.


DSP VS FPGA

FFT Benchmarking For Digital Signal Processing Technologies. (University of TRENTO)

5 FPGA ( Altera, Amphion,Mentor Graphics e Xilinx), 27 DSP (Analog Devices, Motorola, e Texas Instruments), e 24 GPPs (AMD, Digital, IBM, Intel, Motorola, Samsung), finalmente 6 ASICs (DSP Architectures, doubleBW, Radix Technologies e Zarlink).


DSP VS FPGA

Industria militar (Condições de Trabalho).

DSP FPGA

Programa X

Paralelo X

Desenvolvimento X

Recursos X

Consumo de poder X

Ponto Flutuante X

Ponto Fixo X


Bibliografia “ Choosing a DSP Processor”. www.BDTI.com “A Measure of DSP Execution Speed”, disponível.

www.BDTI.com Berkeley Design Technology. Buyer’s Guide to DSP

Processors. www.BDTI.com. http://fpgajournal.com/ Cavill Peter. FPGA or DSP for military applications?. Implementando sistemas DSP em FPGA.

www.altera.com


OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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