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DSP VS FPGA Ivanovich Lache Salcedo. ivanovichlache.googlepages.com2 Sumário Introdução ao DSP Introdução à FPGA. DSP VS FPGA Futuro. Conclusões Bibliografia.

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1 DSP VS FPGA Ivanovich Lache Salcedo

2 ivanovichlache.googlepages.com2 Sumário Introdução ao DSP Introdução à FPGA. DSP VS FPGA Futuro. Conclusões Bibliografia.

3 ivanovichlache.googlepages.com3 DSP Chips comerciáveis (1980 Bell labs TI). Características básicas. Repetitivo. Desempenho Numérico. Multiplicações e acumulações (MACs) numa instrução. Filtros digitais, correlação, Transformada de Fourier. Aceso completo à memória numa instrução por ciclo (Trabalho em paralelo).

4 ivanovichlache.googlepages.com4 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).

5 ivanovichlache.googlepages.com5 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

6 ivanovichlache.googlepages.com6 DSP Consumo de energia (dispositivos portáteis). Operação de voltagem reduzida. Sleep Modos. Dynamic voltage scaling (DVS). Custo.

7 ivanovichlache.googlepages.com7 DSP APLICAÇOES DO DSP Controle de motor. Propósito geral. Instrumentação. Networking. Telefonia. Audio-Video.

8 ivanovichlache.googlepages.com8 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.

9 ivanovichlache.googlepages.com9 FPGA NomeRe-ProgramávelVolátilTecnologia FuseNÃO Bipolar EpromSIMNÃOUVCMOS EEpromSIMNÃOEECMOS SRAMSIM CMOS AntifuseNÃO CMOS Duas categorias. SRAM – Based Anti-fuse Based. Benchmarking é através do número de nands, e do número de Blocos lógicos.

10 ivanovichlache.googlepages.com10 FPGA Bloco lógico. Ele é o coração da FPGA, 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

11 ivanovichlache.googlepages.com11 FPGA Programabilidade é relativamente simples. VHDL (Very- High-Speed- Integrated-Circuits Hardware Description Language). Pode programar-se para desenvolver tarefas em paralelo.

12 ivanovichlache.googlepages.com12 FPGA APLICAÇOES DA FPGA. Storage and Computing (Servers) Medicina. Telematics. Complemento do DSP Hadware evolutivo.

13 ivanovichlache.googlepages.com13 DSP VS FPGA

14 ivanovichlache.googlepages.com14 DSP VS FPGA Velocidade. Facilidade de desenvolvimento de projetos FDP. Consumo de poder. Custo.

15 ivanovichlache.googlepages.com15 DSP VS FPGA (Velocidade) FPGA Max Clock Rate 550MHZ (Virtex 5) 185MHZ (Spartan 3) DSP Max Clock Rate 1000MHZ TMSC MHZ TMSC3000

16 ivanovichlache.googlepages.com16 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).

17 ivanovichlache.googlepages.com17 DSP VS FPGA (Velocidade) FPGA GMACs (Spartan-Virtex)( Mhz) DSP GMACS(TigerSharc) (600Mhz)

18 ivanovichlache.googlepages.com18 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.

19 ivanovichlache.googlepages.com19 DSP VS FPGA (Recursos) É mais fácil encontrar recursos pra DSP (muitas librerias em C++) que desarrolham tarefas especificas DSP Vs 7023 FPGA patentes!! 1913 DSP vs – 609 FPGA Produtos Patentados.

20 ivanovichlache.googlepages.com20 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

21 ivanovichlache.googlepages.com21 DSP VS FPGA (Power) 1.15W W para o DSP (TI) 200mW 800-mW para a FPGA (ALTERA) 0.15 mW/MMAC e 0.23 mW/MHz (DSP ANALOG).

22 ivanovichlache.googlepages.com22 DSP VS FPGA (CUSTO) 39 USD (Grandes quantidades 100) Xilinx 1800 USD 1,3 USD (Fixed point) TexasC USD C6000

23 ivanovichlache.googlepages.com23 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).

24 ivanovichlache.googlepages.com24 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.

25 ivanovichlache.googlepages.com25 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).

26 ivanovichlache.googlepages.com26 DSP VS FPGA Industria militar (Condições de Trabalho). DSPFPGA ProgramaX ParaleloX DesenvolvimentoX RecursosX Consumo de poderX Ponto FlutuanteX Ponto FixoX

27 ivanovichlache.googlepages.com27 Bibliografia Choosing a DSP Processor. A Measure of DSP Execution Speed, disponível. Berkeley Design Technology. Buyers Guide to DSP Processors. Cavill Peter. FPGA or DSP for military applications?. Implementando sistemas DSP em FPGA.

28 ivanovichlache.googlepages.com28 OBRIGADO PELA ATENÇÃO


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