FPGA會取代DSP嗎?FPGA與DSP區(qū)別介紹

FPGA會取代DSP嗎？

DSP這幾年有點背，逐漸遠離主流話題，所以有人就有了這樣的問題：DSP會被FPGA取代嗎？小編總結了各個網友的回答：

網友一：獨立的DSP不會被FPGA替代，但是會被增強了信號處理功能的ARM處理器替代?，F(xiàn)在基本已經是這個趨勢，DSP變成ARM的一個協(xié)處理器。FPGA會擠壓掉DSP的一部分高速信號處理的市場。

網友二：在高端領域基本都用FPGA了。通訊、雷達、視覺、航空都是如此。DSP由于性能和靈活性比FPGA差太多，只能往低端領域滲透。說個不中聽的話DSP就是貴一點、快一點的單片機，大部分DSP還沒目前手機上的多核arm快，你自己實際（注意是實際不是理論）寫個算法一測便知。另外DSP的優(yōu)化也很浪費時間，有這個功夫還不如用gpu了，比DSP不知道快多少倍。性能能和FPGA能拼的只有gpu。但是目前的嵌入式gpu內存帶寬和輸出延遲嚴重拖后腿，功耗發(fā)熱巨高，所以目前FPGA才是嵌入式高端領域的王者。

網友三：DSP只是一種技術，硬件上的DSP，可以說是一種稱謂。傳統(tǒng)意義上的DSP遲早是要退出江湖的。因為通用架構目前基本已經滿足設計需求了。

看來也沒什么確切的答案。

FPAG的結構特點

片內有大量的邏輯門和觸發(fā)器，多為查找表結構，實現(xiàn)工藝多為SRAM。規(guī)模大，集成度高，處理速度快，執(zhí)行效率高。能完成復雜的時序邏輯設計，且編程靈活，方便，簡單，可多次重復編程。許多FPAG可無限重復編程。利用重新配置可減少硬件的開銷。缺點是：掉電后一般會丟失原有邏輯配置；時序難規(guī)劃；不能處理多事件；不適合條件操作。

FPGA的優(yōu)勢

1）通信高速接口設計。FPGA可以用來做高速信號處理，一般如果AD采樣率高，數據速率高，這時就需要FPGA對數據進行處理，

比如對數據進行抽取濾波，降低數據速率，使信號容易處理，傳輸，存儲。

2）數字信號處理。包括圖像處理，雷達信號處理，醫(yī)學信號處理等。優(yōu)勢是實時性好，用面積換速度，比CPU快的多。

3）更大的并行度。這個主要是通過并發(fā)和流水兩種技術實現(xiàn)。并發(fā)是指重復分配計算資源，使得多個模塊之間可以同時獨立進行計算。

FPGA的并發(fā)可以在不同邏輯功能之間進行，而不局限于同時執(zhí)行相同的功能。流水是通過將任務分段，段與段之間同時執(zhí)行。其實這一點和CPU相似，只是CPU是指令間的流水而FPGA是任務間流水或者我們可以說是線程間流水。

利用硬件并行的優(yōu)勢，F(xiàn)PGA打破了順序執(zhí)行的模式，在每個時鐘周期內完成更多的處理任務，超越了數字信號處理器（DSP）的運算能力。

DSP的基本結構和特征

編程DSP芯片是一種具有特殊結構的微處理器，為了達到快速進行數字信號處理的目的，DSP芯片一般都采用特殊的軟硬件結構：

（1）哈佛結構

DSP采用了哈佛結構，將存儲器空間劃分成兩個，分別存儲程序和數據。它們有兩組總線連接到處理器核，允許同時對它們進行訪問，每個存儲器獨立編址，獨立訪問。這種安排將處理器的數據吞吐率加倍，更重要的是同時為處理器核提供數據與指令。在這種布局下，DSP得以實現(xiàn)單周期的MAC指令。

在哈佛結構中，由于程序和數據存儲器在兩個分開的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊運行。

（2）流水線

與哈佛結構相關，DSP芯片廣泛采用2-6級流水線以減少指令執(zhí)行時間，從而增強了處理器的處理能力。這可使指令執(zhí)行能完全重疊，每個指令周期內，不同的指令都處于激活狀態(tài)。

（3）獨立的硬件乘法器

在實現(xiàn)多媒體功能及數字信號處理的系統(tǒng)中，算法的實現(xiàn)和數字濾波都是計算密集型的應用。在這些場合，乘法運算是數字處理的重要組部分，是各種算法實現(xiàn)的基本元素之一。乘法的執(zhí)行速度越快，DSP處理器的性能越高。相比與一般的處理器需要30-40個指令周期，DSP芯片的特征就是有一個專用的硬件乘法器，乘法可以在一個周期內完成。

（4）特殊的DSP指令

DSP的另一特征是采用特殊的指令，專為數字信號處理中的一些常用算法優(yōu)化。這些特殊指令為一些典型的數字處理提供加速，可以大幅提高處理器的執(zhí)行效率。使一些高速系統(tǒng)的實時數據處理成為可能。

（5）獨立的DMA總線和控制器

有一組或多組獨立的DMA總線，與CPU的程序、數據總線并行工作。在不影響CPU工作的條件下，DMA的速度已經達到800MB/S以上。這在需要大數據量進行交換的場合可以減小CPU的開銷，提高數據的吞吐率。提高系統(tǒng)的并行執(zhí)行能力。

（6）多處理器接口

使多個處理器可以很方便的并行或串行工作以提高處理速度。

（7）JTAG（JointTestActionGroup）標準測試接口（IEEE1149標準接口）。

便于對DSP作片上的在線仿真和多DSP條件下的調試。

（8）快速的指令周期

哈佛結構，流水線操作，專用的硬件乘法器，特殊的DSP指令再加上集成電路的優(yōu)化設計，可是DSP芯片的指令周期在10ns以下。快速的指令周期可以使DSP芯片能夠實時實現(xiàn)許多DSP應用。

FPGA與DSP區(qū)別介紹

總的來說，F(xiàn)PGA與DSP的區(qū)別主要是對處理數據速率的區(qū)別：

DSP適用于系統(tǒng)較低取樣速率、低數據率、多條件操作、處理復雜的多算法任務、使用C語言編程、系統(tǒng)使用浮點。適合于較低采樣速率下多條件進程、特別是復雜的多算法任務。

FPAG適用于系統(tǒng)高速取樣速率、高數據率、框圖方式編程、處理任務固定或重復、使用定點。） 、適合于高速采樣頻率下，特別是任務比較固定或重復的情況以及試制樣機、系統(tǒng)開發(fā)的場合。

現(xiàn)在常用的軟件無線電平臺就是利用FPGA+DSP+ARM的結構，F(xiàn)PGA主要對高速數據進行預處理，降低數據的速率，然后將數據送給DSP，去實現(xiàn)復雜的算法，ARM主要用來做顯示控制。