StratiX 器件中的DSP模塊極大提升DSP性能

出處：zgl7903 發(fā)布于：2007-05-25 10:59:32

StratiXTM器件中的數(shù)字信號處理(DSP)模塊采用的高性能嵌入式DSP單元專門針對DSP應(yīng)用而優(yōu)化。這些應(yīng)用包括里克(Rake)接收器、因特網(wǎng)協(xié)議(IP)語音傳輸(VoIP)網(wǎng)關(guān)、正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)器、圖像處理應(yīng)用和多媒體娛樂系統(tǒng)。

StratiX DSP 模塊消除了DSP應(yīng)用中的性能瓶頸，提供了可預(yù)測的性能并且節(jié)約了資源。這一靈活性使得StratiX器件中的DSP模塊非常適合實現(xiàn)復(fù)雜的DSP系統(tǒng)，同時還可提供很高的數(shù)據(jù)吞吐能力。

Altera StratiX 器件采用DSP模塊達到大運算量應(yīng)用所需要的大數(shù)據(jù)吞吐能力。StratiX器件中的DSP模塊可運行在250MHz時鐘下，每個DSP模塊的數(shù)據(jù)吞吐性能可高達每秒2G次乘法累加操作(GMACS)。此外，StratiX器件中規(guī)模的EP1S120器件中包含了28個DSP模塊，總起來可提供高達56 GMACS的數(shù)據(jù)吞吐能力。這一數(shù)字是目前的數(shù)字信號處理器數(shù)據(jù)吞吐能力的6倍還多。

DSP 模塊結(jié)構(gòu)

StratiX DSP模塊包括硬件乘法器、加法器、減法器、累加器和流水線寄存器。

由于其專用電路結(jié)構(gòu)(如圖1所示)，StratiX DSP模塊可提供優(yōu)化的DSP性能。

每一DSP模塊都針對每模塊高達 2.0 GMACS的DSP性能而優(yōu)化，并且具有盡可能小的布線擁塞。而且，這些DSP模塊還針對StratiX器件中的專門為使用大量存儲器的DSP應(yīng)用而提供的專用存儲器結(jié)構(gòu)接口進行了優(yōu)化。

通過在Altera QuartusII軟件中選擇合適的DSP模塊操作模式，StratiX 器件中的每一DSP模塊可針對不同的應(yīng)用實現(xiàn)8個9X9位乘法、4個18X18位乘法、或一個36X36位乘法。當配置為36X36位乘法器模式時，DSP模塊還可完成浮點算法。專用的乘法器電路支持帶符號和不帶符號乘法操作，并可在不帶來任何損失的情況下動態(tài)地在兩種運算間切換。

根據(jù)操作模式，還可將其中的加法器/減法器/累加器模塊配置為一個加法器、一個減法器，或一個累加器。這一模塊可自動在加法器和減法器功能中切換，根據(jù)需要做為9位、18位、或36位加法器。在累加器模式下，該單元做為一個52位累加器。

性能高于DSP處理器

StratiX器件提供了高于DSP處理器的數(shù)據(jù)處理能力，并且更為靈活和經(jīng)濟。每一StratiX DSP模塊可提供多達8個運行在250 MHz的并行乘法器，每個DSP模塊提供的數(shù)據(jù)吞吐能力高達2 GMACS。的StratiX器件EP1S120包括28個DSP模塊，可完成高達224個并行乘法操作并提供56 GMACS的總數(shù)據(jù)吞吐能力。

傳統(tǒng)的DSP處理器多僅可同時進行8個并行乘法操作，數(shù)據(jù)吞吐量也只有8.8 GMACS。圖2示出了StratiX器件如何在一個高性能通信系統(tǒng)中代替DSP處理器。

進一步，利用DSPBuilder(Quarts II軟件和MATLAB/Simulink間的一個接口)軟件工具，您可利用StratiX器件實現(xiàn)完整的DSP系統(tǒng)，如RAKE接收器和寬帶碼分多址(W-CDMA)發(fā)射器。DSP Builder將MathWorks MATLAB 和Simulink系統(tǒng)級設(shè)計工具的算法開發(fā)、模擬和驗證功能與Quartus II軟件的HDL綜合、模擬和驗證功能結(jié)合了起來。

利用邏輯單元實現(xiàn)乘法器

除了DSP模塊中的專用乘法器以外，還可利用邏輯單元(LE)來實現(xiàn)乘法器和DSP功能。例如，可在StratiX器件中利用大約9600個邏輯單元實現(xiàn)一個256階 FIR濾波器。的StratiX器件EP1S120包括大約114，140個邏輯單元，可以容納11個這樣的濾波器。每一濾波器可運行在200 MHz，這意味著通過利用LE可提供 563 GMACS的器件總吞吐能力。結(jié)合DSP模塊提供的56 GMACS數(shù)據(jù)吞吐能力，StratiX器件可提供高達 620 GMACS的數(shù)據(jù)吞吐能力。

與DSP處理器相比，StratiX 器件提供了更高的性能，并且效率更高、更為靈活，成本上也更經(jīng)濟。StratiX系列器件為滿足系統(tǒng)設(shè)計需求并實現(xiàn)3G無線基站、多媒體、VoIP以及圖像處理等應(yīng)用中的DSP系統(tǒng)提供了的替代解決方案。

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