XtremeDSP解決方案將數(shù)字信號處理功能提升到極至

在當(dāng)今要求最苛刻的數(shù)字信號處理(DSP)系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)中，賽靈思的FPGA產(chǎn)品扮演著越來越重要的角色，這一點并非偶然。經(jīng)過二十多年的研究和工程開發(fā)，以及與數(shù)百家DSP客戶的密切合作，賽靈思的FPGA產(chǎn)品已經(jīng)演化為高價值的DSP解決方案平臺，在性能、靈活性、上市時間以及產(chǎn)品壽命方面都提升到了極高的水平，同時還大大降低了總體系統(tǒng)成本和功耗。

眾所周知，F(xiàn)PGA能夠利用高度并行結(jié)構(gòu)在單個時鐘周期內(nèi)完成復(fù)雜算法。目前的FPGA在單個器件內(nèi)能夠提供每秒數(shù)百上千(MSPS)和每秒數(shù)十億乘法累加操作(GMACS)的性能。擁有如此高的DSP性能水平，設(shè)計人員可以選擇降低FPGA的時鐘速率來節(jié)省功耗，也可以選擇實現(xiàn)更多通道來降低系統(tǒng)成本并降低材料清單成本(BOM)。

盡管如此，F(xiàn)PGA解決方案不僅具有如此大的成本/性能優(yōu)勢，而且在靈活性、上市時間以及產(chǎn)品壽命方面的價值同樣非常誘人。對那些對高性能DSP技術(shù)有高需求且發(fā)展迅速的市場，包括通信、多媒體、視頻與圖像(MVI)以及國防行業(yè)等，都處于快速變化之中。不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)、市場需求和客戶要求，瞬息萬變的經(jīng)濟形勢和競爭態(tài)勢為能夠通過創(chuàng)新和靈活性跟上變化步伐的企業(yè)帶來了巨大的商業(yè)機會。對于越來越多的系統(tǒng)設(shè)計師和DSP設(shè)計人員來說，F(xiàn)PGA成為首選的平臺。

賽靈思XtremeDSP計劃2000年11月，賽靈思公司啟動了XtremeDSP™計劃，旨在為滿足通信、多媒體、視頻與圖像以及國防行業(yè)對高性能DSP的需求提供不斷演化的、針對應(yīng)用優(yōu)化的DSP解決方案產(chǎn)品線。其首要任務(wù)包括：

· 不斷擴展為DSP設(shè)計提供的高性能器件產(chǎn)品線

· 提供開發(fā)板和開發(fā)套件、參考設(shè)計和IP

· 推出用于不同DSP系統(tǒng)設(shè)計方法的設(shè)計和開發(fā)工具

· 提供補充的可編程邏輯、連接功能和嵌入式處理功能

· 與業(yè)界和大學(xué)建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，提供培訓(xùn)和支持

極高的性能和靈活性

性能、系統(tǒng)級成本和功效、更快的上市時間和靈活性是基于FPGA進行DSP設(shè)計的標(biāo)志。所有這些價值優(yōu)勢都是通信等行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)廠商所迫切需要的。

全球?qū)τ诟哔|(zhì)量、更大帶寬和更低成本的有線和無線話音、計算機和視頻數(shù)據(jù)通信的需求空前高漲。受此推動，新通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量和復(fù)雜性都在以指數(shù)級的速度增加。這很大原因是需要在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和下一代網(wǎng)絡(luò)中的眾多通信層之間實現(xiàn)互操作性和數(shù)據(jù)交換。而且，通過無線方式提供新服務(wù)的需求不斷增加，這也是推動當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展熱潮的重要原因。對于系統(tǒng)供應(yīng)商來說，跟上這些標(biāo)準(zhǔn)的演進并且滿足極為關(guān)鍵的性能-價格-功耗比要求并不是一件容易的事。

對于高性能DSP解決方案所服務(wù)的動態(tài)市場來說，F(xiàn)PGA的靈活性意味著：

· 更高層次的集成以降低系統(tǒng)成本

· 領(lǐng)先的算法解決方案和標(biāo)準(zhǔn)實施支持更快速的上市時間，從而可大大提高市場份額

· 遠程調(diào)節(jié)易操作，適應(yīng)無法預(yù)測的環(huán)境和功能變化(從而降低運營成本)

· 延長現(xiàn)有設(shè)計的生命周期(從而降低資本支出)

· 創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計和移植的完美平臺，從而可跟上不斷變化的客戶需求和市場要求。

XtremeDSP器件產(chǎn)品線

XtremeDSP產(chǎn)品線包括 Virtex™-DSP 和 Spartan-DSP系列產(chǎn)品，為滿足廣泛的應(yīng)用需求提供了豐富的價格、性能、功效、帶寬和IO組合。Virtex-5 SXT和Spartan-3A DSP產(chǎn)品是最近增加的新成員。

圖 1.XtremeDSP器件產(chǎn)品線

Virtex-5 SXT –最高的性能和連接功能

Virtex-5 SXT平臺進一步拓展了賽靈思公司的XtremeDSP™產(chǎn)品線，其中的三款新器件可滿足下一代無線、國防以及多媒體、視頻和圖像等應(yīng)用對超高DSP帶寬和更低系統(tǒng)成本的要求。SXT是四個65nm Virtex-5 FPGA平臺中的第三個。隨著SXT平臺的推出，現(xiàn)在賽靈思FPGA可在550MHz時鐘下提供超過350 GMACS的DSP性能，同時與先前的90nm一代產(chǎn)品相比，動態(tài)功耗降低35%。Virtex-5 SXT平臺還是業(yè)界第一個通過低功耗收發(fā)器(達3.2 Gbps)提供串行連接功能的DSP優(yōu)化的FPGA系列產(chǎn)品。

除了利用65nm ExpressFabric™技術(shù)提升邏輯性能以外，所有Virtex-5 FPGA都集成了用戶可配置的DSP48E邏輯片。DSP48E邏輯片是乘法累加(MAC)功能模塊的新發(fā)展。這些DSP引擎可在高達550 MHz的頻率下執(zhí)行MAC操作。FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)高度并行的架構(gòu)，從而使DSP性能比分立DSP處理器提高了兩個數(shù)量級以上，并且每個通道的成本和功耗達到了最低。

Virtex-5 SXT器件的邏輯密度范圍為35,000至95,000邏輯單元，同時專用DSP48E邏輯片的數(shù)量為192至640。集成多達11.6 Mbit嵌入式BlockRAM 和分布式RAM，這些器件提供了最高的存儲器邏輯資源比，可以高效地實現(xiàn)視頻處理和醫(yī)療圖像市場中DSP應(yīng)用所需要的存儲器密集功能。

Virtex-5 SXT平臺還集成了低功耗RocketIO™ GTP收發(fā)器 (典型規(guī)格為100mW @ 3.2 Gbps)以及在Virtex-5 LXT平臺首次內(nèi)建的PCI Express®端點和以太網(wǎng)MAC模塊。兩個平臺均支持所有主要的串行I/O 協(xié)議 (PCIe™、CPRI、OBSAI、SRIO、GbE和XAUI)，能夠為芯片與芯片、板與板以及機箱與機箱之間的高速大帶寬連接提供功耗最低的解決方案。

Spartan-3A DSP 平臺 –突破性的性價比

在為特定應(yīng)用尋求最佳DSP解決方案的過程中，設(shè)計人員通常要在價格、性能和功耗之間進行大量的折衷，通常需要犧牲一項或多項性能來滿足另外一些方面的要求。Spartan-3A DSP平臺是賽靈思XtremeDSP產(chǎn)品線中的另一個新成員，同時也是第一個針對DSP優(yōu)化的Spartan FPGA系列產(chǎn)品。Spartan-3A DSP將這三項關(guān)鍵的性能完美地結(jié)合起來，為大量應(yīng)用提供了最佳組合。

信號處理容量

Spartan-3A DSP平臺量產(chǎn)時的單價低于30美元 ，在小尺寸封裝中可提供30 GMACS以上的DSP性能和高達2,200 Gbps的存儲器帶寬。這代表著前所未有的性能/價格突破，滿足了大量對價格和功耗都很敏感的應(yīng)用的要求。這些應(yīng)用包括單通道微蜂窩無線基站中的數(shù)字頭端(DFE)和基帶解決方案、軍用移動軟件定義無線電(SDR)、超聲系統(tǒng)、輔助駕駛/多媒體系統(tǒng)、高分辨率(HD)視頻以及智能IP相機等。