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DSP VS FPGA
Ivanovich Lache Salcedo
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Sumário
Introdução ao DSP Introdução à FPGA. DSP VS FPGA Futuro. Conclusões Bibliografia.
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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”).
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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).
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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
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DSP
Consumo de energia (dispositivos portáteis).Operação de voltagem reduzida.“Sleep” Modos.Dynamic voltage scaling (DVS).
Custo.
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DSP
APLICAÇOES DO DSPControle de motor.Propósito geral. Instrumentação. Networking. Telefonia. Audio-Video.
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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
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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.
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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
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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
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FPGA
APLICAÇOES DA FPGA. Storage and Computing
(Servers) Medicina. Telematics. Complemento do DSP Hadware evolutivo.
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DSP VS FPGA
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DSP VS FPGA
Velocidade. Facilidade de desenvolvimento de projetos
FDP. Consumo de poder. Custo.
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DSP VS FPGA (Velocidade)
FPGA Max Clock Rate 550MHZ (Virtex 5) 185MHZ (Spartan 3)
DSP Max Clock Rate 1000MHZ TMSC6000 100MHZ TMSC3000
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DSP VS FPGA (Velocidade)
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).
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DSP VS FPGA (Velocidade)
FPGA 19-256 GMACs
(Spartan-Virtex)(185-500Mhz)
DSP 1-153
GMACS(TigerSharc) (600Mhz)
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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++
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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++
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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
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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).
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DSP VS FPGA (CUSTO)
39 USD (Grandes quantidades 100) Xilinx 1800 USD
1,3 USD (Fixed point) TexasC2000 240USD C6000
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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).
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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.
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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).
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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
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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
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