FPGA for DSP的精彩問答

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

答：現(xiàn)在90%以上的FPGA都運(yùn)用在處理器上，這也正是FPGA這方面的優(yōu)勢(shì)。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(nèi)嵌硬處理器的產(chǎn)品。因此，可以很容易在FPGA上實(shí)現(xiàn)微處理器的性能。

問：FPGA已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)DSP，為何還要專門開發(fā)為DSP應(yīng)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(shù)字信號(hào)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(duì)DSP應(yīng)用環(huán)境下，建議選擇Spartan 3A DSP。Spartan 3A DSP在節(jié)省功耗上達(dá)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(qū)別，乘法器可以通過信號(hào)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(yīng)用的工程師既是一個(gè)FPGA的專家，也是DSP專家，才可以搭建一個(gè)信號(hào)處理的方案。

問：FPGA for DSP在中國的接受程度如何？

答：2005年時(shí)，很多客戶還難以接受這個(gè)概念。但是今天，越來越多的人已經(jīng)認(rèn)識(shí)并且廣泛使用這些芯片，包括IP和工具。一些客戶之所以沒有采用，有時(shí)是因?yàn)槌杀咎?，因此FPGA廠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(shì)。

問：在實(shí)際應(yīng)用中，如何判斷是用FPGA還是用DSP？

答：我們一直說FPGA和DSP的互補(bǔ)，并存，我們并沒有去強(qiáng)調(diào)我們?nèi)ト〈鶧SP，因?yàn)樗旧硎谴薪Y(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA是并行結(jié)構(gòu)，很多情況下兩者都會(huì)用到，怎么把軟和硬達(dá)到最佳效果？這取決于客戶自己的習(xí)慣，客戶會(huì)首先考慮用DSP，為什么這么說呢？因?yàn)樗^去常用DSP做軟件的設(shè)計(jì)，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(xiàn)了性能瓶頸，所以客戶也在研究更好的架構(gòu)和處理方法，這樣造成最近幾年FPGA+DSP的互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，這是一種優(yōu)化的架構(gòu)，越來越被廣泛使用和接受。

問：在哪些領(lǐng)域傳統(tǒng)DSP和FPGA有明確的楚河漢界？

答：首先都認(rèn)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(shì)，而且FPGA是高性能的,因此從這個(gè)趨勢(shì)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，服務(wù)市場的需求?？蛻魰?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(shì)，比如像多通道，高清，實(shí)時(shí)，一些復(fù)雜的運(yùn)算等并行處理能力要求很高的情況下，這些方面客戶都有一個(gè)愿望：要去采用并行接口；其次FPGA本身的靈活性，又能給客戶帶來一些額外的價(jià)值，比如原來沒有那么多接口，而FPGA可以幫你在單片上實(shí)現(xiàn)多接口，標(biāo)準(zhǔn)的變化，都可以通過FPGA的靈活性來得到處理，所以這就是FPGA的優(yōu)勢(shì)。

但是對(duì)于客戶來講，如果能夠通過普通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和應(yīng)用。FPGA廠家認(rèn)為，5GMAC/s以下普通DSP容易實(shí)現(xiàn)，5GMAC/s以上就比較困難了，而且需要多片DSP去處理。

問：你們?nèi)绾卧u(píng)價(jià)多核DSP架構(gòu)？在基站這塊很多廠商都是用多核的處理器架構(gòu)，這時(shí)他們想取代FPGA的應(yīng)用。據(jù)我們所知，現(xiàn)在有一個(gè)趨勢(shì)他們用幾十個(gè)、幾百個(gè)小的DSP做多核就可以達(dá)到幾百兆。

答：首先來講我們一直強(qiáng)調(diào)數(shù)字信號(hào)處理有很多種不同的解決方法，用傳統(tǒng)的單核處理器，都可以做數(shù)字信號(hào)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(diào)通訊，這都是技術(shù)上的難點(diǎn)。如果現(xiàn)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(rèn)可和驗(yàn)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(fù)使用，既經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠的東西，所以我想讓客戶來評(píng)定可能更好。(注：本訪談來源于4月16日，Xilinx公司Spartan-3A DSP發(fā)布媒體見面會(huì)，受訪人為Xilinx中國區(qū)運(yùn)營總經(jīng)理吳曉東，提問者包括本刊記者在內(nèi)的數(shù)家在京媒體記者)