DSP VS FPGA
Ivanovich Lache Salcedo
Sumário
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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

Multiplicações e acumulações (MACs) numa
instrução.
 Filtros

Numérico.
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 DSP
 Controle
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.
Bloco
lógico
I/O
Bloco
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.
– Based
 Anti-fuse Based.
 SRAM

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,
Entradas
 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
SELETOR
FLIPFLOP
Entradas
LUT
RELÓGIO
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Bloco
lógico
Saídas
LUT
LUT
FLIPFLOP
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FPGA

Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código
Código Código Código

Programabilidade é
relativamente
simples. VHDL (VeryHigh-SpeedIntegrated-Circuits
Hardware Description
Language) .
Pode programar-se
para desenvolver
tarefas em paralelo.
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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)(185500Mhz)


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
Programa
FPGA
X
Paralelo
X
Desenvolvimento
X
Recursos
X
Consumo de poder
X
Ponto Flutuante
X
Ponto Fixo
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X
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Bibliografia
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
“ 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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OBRIGADO PELA
ATENÇÃO
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