第4节 传统DSP处理器与FPGA
2.4传统DSP处理器与FPGA
传统DSP处理器的优势
- DSP适合于顺序算法
--FPGA的优势是较低系统时钟的并行运算，当然，也可以实现顺序的算法。 - DSP在浮点运算方面有优势
--目前FPGA对浮点运算的支持效率不高。 - DSP编程开发过程比较简单
--DSP只需要编译，FPGA需要编译、综合、布局布线；
--DSP开发板和驱动程序较丰富，外围电路完善；
--DSP有丰富的应用范例和库。当然，FPGA的各种IP核也越来越多。
传统DSP处理器的不足之处
- DSP处理器并行性有限
--只有几个乘加单元；
--TI最好的DSP：8个处理核心。 - 处理可变宽度数据的效率较低
- 处理多采样速率的DSP系统效率较低
- 主要靠提高系统时钟频率来提高运算速度。>1 GHz
--高频电路设计困难；
--功耗和散热问题严重。
用FPGA实现数字系统的优势
- 可重配置，灵活
--能够迅速适应：标准变化，产品升级，Bug修改；
--局部可重配置，未修改的部分不受影响；
--动态可重配置，系统运行过程中进行重新配置。 - 减少器件个数，降低功耗；
- 减少器件个数，降低成本；
用FPGA实现DSP的优势
- 用硬件实现DSP算法
--并行计算，用资源换速度；
--逻辑资源与运算速度的折衷——灵活； - 可重配置，灵活
--能够迅速适应：标准变化，产品升级，Bug修改；
--局部可重配置，未修改的部分不受影响；
--动态可重配置，系统运行过程中进行重新配置。
例子：256阶FIR滤波器
传统DSP处理器使用串行计算：
- 结构不灵活；
- 靠提高时钟频率来提高计算速度；
- 速度不够时，可能需要多个DSP处理器，带来功耗、散热、成本等问题。
在FPGA中可以实现完全的并行计算：
- 计算速度快；
- 并行程度可以调节，结构灵活；
- 充分利用FPGA中的分布式DSP资源。
数字信号处理性能比较
开发过程比较
FPGA适合数字系统设计的理由
- 硬件资源丰富；
- 性能能够达到ASIC水平；
- 并行计算能力强；
- 使用配置灵活，与ASIC相比开发周期短；
- 总开发成本较低。
