FPGA for DSP的精彩問(wèn)答

問(wèn)：現在DSP跟微處理器結合的情況比較多，實(shí)現DSP功能的FPGA是否也要和微處理器合作？

答：現在90%以上的FPGA都運用在處理器上，這也正是FPGA這方面的優(yōu)勢。你可以用FPGA的邏輯搭建一個(gè)軟處理器，也可以選用具有內嵌硬處理器的產(chǎn)品。因此，可以很容易在FPGA上實(shí)現微處理器的性能。

問(wèn)：FPGA已經(jīng)能夠實(shí)現DSP，為何還要專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)為DSP應用的FGPA？

答：首先，所有的FPGA都有乘法器，如果你可以拿這些乘法器做數字信號處理，但是不是最優(yōu)化的。例如，如果你選擇Xilinx Spartan的產(chǎn)品，你是針對DSP應用環(huán)境下，建議選擇Spartan 3A DSP。Spartan 3A DSP在節省功耗上達到50%以上，為什么呢？就是MAC單元(FPGA的DSP上)和乘法累加器(普通DSP上)單元的區別，乘法器可以通過(guò)信號處理固化，使效率大大提高，并大大降低功耗。
另外，如果你選擇普通的FPGA系列做DSP處理時(shí)，你可以用乘法器搭建，但這需要應用的工程師既是一個(gè)FPGA的專(zhuān)家，也是DSP專(zhuān)家，才可以搭建一個(gè)信號處理的方案。

問(wèn)：FPGA for DSP在中國的接受程度如何？

答：2005年時(shí)，很多客戶(hù)還難以接受這個(gè)概念。但是今天，越來(lái)越多的人已經(jīng)認識并且廣泛使用這些芯片，包括IP和工具。一些客戶(hù)之所以沒(méi)有采用，有時(shí)是因為成本太高，因此FPGA廠(chǎng)家都在力圖推出低成本的芯片，同時(shí)在性能和功耗方面具有優(yōu)勢。

問(wèn)：在實(shí)際應用中，如何判斷是用FPGA還是用DSP？

答：我們一直說(shuō)FPGA和DSP的互補，并存，我們并沒(méi)有去強調我們去取代DSP，因為它本身是串行結構，FPGA是并行結構，很多情況下兩者都會(huì )用到，怎么把軟和硬達到最佳效果？這取決于客戶(hù)自己的習慣，客戶(hù)會(huì )首先考慮用DSP，為什么這么說(shuō)呢？因為他過(guò)去常用DSP做軟件的設計，因此熟悉DSP，以及DSP芯片的工具靈活、易于使用。但是工程師逐漸發(fā)現了性能瓶頸，所以客戶(hù)也在研究更好的架構和處理方法，這樣造成最近幾年FPGA+DSP的互補結構，這是一種優(yōu)化的架構，越來(lái)越被廣泛使用和接受。

問(wèn)：在哪些領(lǐng)域傳統DSP和FPGA有明確的楚河漢界？

答：首先都認同有這一點(diǎn)：一方面普通的DSP也在不斷往上走，往更高的性能去提升，通過(guò)進(jìn)一步去提高其時(shí)鐘頻率的手段；另外一方面由于FPGA具有并行的優(yōu)勢，而且FPGA是高性能的,因此從這個(gè)趨勢上講是往下走。一個(gè)往下走，一個(gè)往上走，這些都是為了能夠更好地服務(wù)客戶(hù)，服務(wù)市場(chǎng)的需求?？蛻?hù)會(huì )最后選擇什么呢？有幾個(gè)領(lǐng)域FPGA的DSP有明顯的優(yōu)勢，比如像多通道，高清，實(shí)時(shí)，一些復雜的運算等并行處理能力要求很高的情況下，這些方面客戶(hù)都有一個(gè)愿望：要去采用并行接口；其次FPGA本身的靈活性，又能給客戶(hù)帶來(lái)一些額外的價(jià)值，比如原來(lái)沒(méi)有那么多接口，而FPGA可以幫你在單片上實(shí)現多接口，標準的變化，都可以通過(guò)FPGA的靈活性來(lái)得到處理，所以這就是FPGA的優(yōu)勢。

但是對于客戶(hù)來(lái)講，如果能夠通過(guò)普通DSP處理的工作，首先會(huì )考慮DSP。而FPGA的價(jià)值點(diǎn)更反映在哪些地方？最終的抉擇取決于客戶(hù)和應用。FPGA廠(chǎng)家認為，5GMAC/s以下普通DSP容易實(shí)現，5GMAC/s以上就比較困難了，而且需要多片DSP去處理。

問(wèn)：你們如何評價(jià)多核DSP架構？在基站這塊很多廠(chǎng)商都是用多核的處理器架構，這時(shí)他們想取代FPGA的應用。據我們所知，現在有一個(gè)趨勢他們用幾十個(gè)、幾百個(gè)小的DSP做多核就可以達到幾百兆。

答：首先來(lái)講我們一直強調數字信號處理有很多種不同的解決方法，用傳統的單核處理器，都可以做數字信號處理，多核也是很好的想法，但是其局限性是里頭到底放多少，之間能不能有效協(xié)調通訊，這都是技術(shù)上的難點(diǎn)。如果現在放一百多個(gè)可以，但是你的成本、可靠性是不是已經(jīng)得到業(yè)界的認可和驗證，在這種情況下你采用FPGA，這已經(jīng)用了很多年了，已經(jīng)被反復使用，既經(jīng)濟又實(shí)惠的東西，所以我想讓客戶(hù)來(lái)評定可能更好。(注：本訪(fǎng)談來(lái)源于4月16日，Xilinx公司Spartan-3A DSP發(fā)布媒體見(jiàn)面會(huì )，受訪(fǎng)人為Xilinx中國區運營(yíng)總經(jīng)理吳曉東，提問(wèn)者包括本刊記者在內的數家在京媒體記者)