FPGA协同处理的优势
时间：04-29
来源：Eefocus
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传统的、基于通用DSP|0">DSP处理器并运行由C语言开发的算法的高性能DSP平台，正在朝着使用FPGA|0">FPGA预处理器和/或协处理器的方向发展。这一最新发展能够为产品提供巨大的性能、功耗和成本优势。
尽管优势如此明显，但习惯于使用基于处理器的系统进行设计的团队，仍会避免使用FPGA，因为他们缺乏必要的硬件技能，来将FPGA用作协处理器（图1）。不熟悉像HDL|0">VHDL和Verilog这样传统的硬件设计方法，限制或阻止了FPGA的使用，这通常会导致设计成本过高，且功耗过大。ESL，一套全新推出的设计工具，能够解决这一设计难题。它在保留常规软硬件设计方式的同时，帮助基于处理器的设计者使用可编程逻辑加速自己的设计。
 图1 - DSP硬件平台 借助FPGA协处理提升性能设计人员能够利用由FPGA架构的并行性所带来的使用灵活的特点，大幅提升DSP系统的性能。通常的设计示例包括（并不局限于）FIR滤波、FFT、数字下变频和前向纠错（FEC）模块等。 Xilinx® VirtexTM-4和Virtex-5架构提供了多达512个并行乘法器，它们能够以超过500MHz的速度运行，提供256GMAC的DSP峰值性能。通过在FPGA上实现高速并行处理，而在DSP上实现高速串行处理，可以使整个DSP系统的性能得到优化，同时降低系统的功率需求。 借助FPGA嵌入式处理降低成本 带有FPGA协处理器的DSP硬件系统，为C算法范畴之内的运算（例如DSP处理器、FPGA可配置逻辑块（CLB）和FPGA嵌入式处理器之间的算法划分）提供了许多实现方法。Virtex-4器件提供了两种嵌入式处理器--通常被用作系统控制的MicroBlazeTM软核处理器和性能更高的PowerPCTM硬核处理器。由FPGA架构实现的并行操作，能够被直接用于DSP的数据路径，或被配置为一个嵌入式处理器的硬件加速器。 设计者所面对的挑战是如何在所提供的硬件资源之间划分DSP的系统操作，才能做到最为有效和最节省成本。使用FPGA嵌入式处理器的最大好处并不总是显而易见的，但这一硬件资源的确能够极大地降低系统的整体成本。FPGA嵌入式处理器提供了这样一个机会：将所有非关键性操作集中于嵌入式处理器上所运行的软件，从而最大限度降低系统所需硬件资源的总量。 C程序到系统门 在FPGA的应用中，术语"C程序到系统门"特指如下两种实现方法之一--在FPGA架构上直接实现一个DSP模块或为MicroBlaze或PowerPC 405嵌入式处理器创建一个硬件加速器（图2）。 当操作直接在DSP数据路径中进行时，将FPGA作为一个DSP模块来实现操作，能够获得最高的性能。这一方法先将C代码直接综合成RTL代码，然后在DSP的数据通路中对模块进行实体化。你可以使用传统的HDL设计方法，或通过像Xilinx System Generator for DSP这样的系统工具，来进行实体化。这种直接实体化方式，能够让开发人员以最小的开销达到最高的性能。
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