FPGA是專(zhuān)用集成電路（ASIC）中集成度的一種，用戶(hù)可對(duì)FPGA內(nèi)部的邏輯模塊和I/O模塊重新配置，以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的邏輯，因而也被用于對(duì)CPU的模擬。用戶(hù)對(duì)FPGA的編程數(shù)據(jù)放在Flash芯片中，通過(guò)上電加載到FPGA中，對(duì)其進(jìn)行初始化。也可在線對(duì)其編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在線重構(gòu)，這一特性可以構(gòu)建一個(gè)根據(jù)計(jì)算任務(wù)不同而實(shí)時(shí)定制的CPU，這是當(dāng)今研究的熱門(mén)領(lǐng)域。

　　雖然ASSP、ASIC、DSP、FPGA這些芯片技術(shù)在價(jià)格與性能方面各有優(yōu)劣，但是FPGA供應(yīng)商一直宣稱(chēng)：與復(fù)雜且昂貴的ASIC相比，它們提供的產(chǎn)品在多個(gè)方面都更勝一籌，例如具有更快的產(chǎn)品上市速度，以及更多的設(shè)計(jì)靈活性。然而截至目前，在與DSP的競(jìng)爭(zhēng)中，人們卻普遍認(rèn)為，F(xiàn)PGA在性?xún)r(jià)比方面的表現(xiàn)遠(yuǎn)不如DSP。

　　不過(guò)，技術(shù)咨詢(xún)公司Berkeley Design Technology（BDTI）一項(xiàng)但是具有爭(zhēng)議性的基準(zhǔn)測(cè)試研究結(jié)果顯示，在多個(gè)意義重大的DSP應(yīng)用中，F(xiàn)PGA的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)可能超越了獨(dú)立DSP。

　　這項(xiàng)名為“FPGA與DSP”的研究，包括以BDTI專(zhuān)有的正交頻分復(fù)用（OFDM）基準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)，在以電信應(yīng)用為導(dǎo)向的高端任務(wù)中，選擇DSP和FPGA,對(duì)其相關(guān)性能與效率進(jìn)行測(cè)試。該OFDM基準(zhǔn)被用來(lái)描述在數(shù)字用戶(hù)線（DSL）系統(tǒng)、有線調(diào)制解調(diào)器和無(wú)線產(chǎn)品中出現(xiàn)的信號(hào)處理類(lèi)型。這份既詳細(xì)又措辭微妙，它指出，F(xiàn)PGA不會(huì)在一夜之間徹底顛覆現(xiàn)有格局。Bier極力強(qiáng)調(diào)，對(duì)許多高端電信應(yīng)用及其它應(yīng)用來(lái)說(shuō)，F(xiàn)PGA仍將與系統(tǒng)內(nèi)已有的器件共存，這些器件包括ASSP、ASIC、DSP、通用處理器等。但根據(jù)BDTI的研究，仍有跡象表明，傳統(tǒng)上與高成本聯(lián)系在一起的FPGA,實(shí)際上在某些設(shè)計(jì)應(yīng)用中比DSP方案還便宜。

　　“當(dāng)你處在類(lèi)似多信道OFDM接收機(jī)這樣一個(gè)對(duì)性能要求苛刻的環(huán)境中時(shí)，換成FPGA能得到很好的結(jié)果。”Bier表示。基準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果對(duì)具體芯片能支持的信道數(shù)以及相應(yīng)的每信道成本進(jìn)行了比較。BDTI基準(zhǔn)測(cè)試中，F(xiàn)PGA性能勝出競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手DSP。

　　Bier指出，高性能DSP的售價(jià)一般在30-200美元之間，在基準(zhǔn)測(cè)試中的DSP能處理大約4條信道。對(duì)應(yīng)于價(jià)格200美元，它相當(dāng)于50美元/信道。而研究中采用的成本高達(dá)200美元的高端FPGA,能實(shí)現(xiàn)20-40條基準(zhǔn)接收器信道（一些固定的乘法器被內(nèi)置于FPGA架構(gòu)內(nèi)，而且一些附加的乘法器還可以被設(shè)計(jì)進(jìn)FPGA邏輯結(jié)構(gòu)）。這相當(dāng)于FPGA的每信道成本可低至6美元，Bier強(qiáng)調(diào)。

　　設(shè)計(jì)師因而能以較低的時(shí)鐘頻率（在FPGA上約為250MHz）實(shí)現(xiàn)更多的乘法器。“從而使FPGA的每秒鐘吞吐量比DSP高一個(gè)數(shù)量級(jí)。”他表示。

　　測(cè)試結(jié)果指出，賽靈思器件的相對(duì)等級(jí)為34,Altera為17,而TI則為1。飛思卡爾的器件也參與了評(píng)估，但是沒(méi)有給出相對(duì)等級(jí)。

　　結(jié)果出人意料？

　　換句話(huà)說(shuō)，按BDTI的基準(zhǔn)，賽靈思FPGA的成本效益是TI DSP的34倍，這樣的結(jié)果使眾多分析人士大跌眼鏡。“太令人震驚了！”分析師Satya Chillara表示，“站在頻率角度上，我之前從不認(rèn)為FPGA會(huì)超越DSP。”Chillara是美國(guó)投資銀行Pacific Growth Equities公司的分析師，負(fù)責(zé)跟蹤研究Altera、TI、賽靈思和其它芯片廠商。

　　飛思卡爾和Altera拒該發(fā)表任何評(píng)論，F(xiàn)PGA巨頭賽靈思則歡呼勝利。“當(dāng)對(duì)不同F(xiàn)PGA公司的競(jìng)爭(zhēng)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，性能測(cè)試結(jié)果能夠說(shuō)明一切。”賽靈思處理方案部的副總裁兼總經(jīng)理Omid Tahernia表示。

　　Tahernia也指出，在高端系統(tǒng)中，F(xiàn)PGA和DSP仍存在一定程度的互補(bǔ)性。“真正的競(jìng)爭(zhēng)仍在FPGA和ASIC之間。”他補(bǔ)充道。

　　“我們正在從ASIC市場(chǎng)奪取份額嗎？是的，沒(méi)錯(cuò)。”Tahernia說(shuō)。

　　TI的DSP產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Leon Adams同意賽靈思的判斷，但是他表示，考慮到BDTI基準(zhǔn)測(cè)試研究范圍的局限性，因此他對(duì)測(cè)試結(jié)果并不感到吃驚。“OFDM本質(zhì)上是高度并行的，”Adams指出，“所以，同樣在本質(zhì)上高度并行的FPGA在基準(zhǔn)測(cè)試中拔得頭籌并不足為奇。”

　　“在高端通信設(shè)備中，你仍將看到人們采用DSP,并輔以ASIC和FPGA;”他指出，“而在市場(chǎng)終端，你將看到許多專(zhuān)用DSP,而FPGA則要少得多。”

　　理性看待問(wèn)題的另一面

　　但顯然，不同技術(shù)之間仍存在各種折衷，這也使得一些人相信，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，設(shè)計(jì)人員將繼續(xù)面對(duì)芯片選型所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。例如，固定功能的ASIC和ASSP,一般能得到高于FPGA的吞吐量和性?xún)r(jià)比，但這些優(yōu)勢(shì)卻是以其它方面的重大損失為代價(jià)的。”BDTI指出。

　　FPGA的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，就在于其靈活性，以及開(kāi)發(fā)者能夠根據(jù)特定應(yīng)用對(duì)其進(jìn)行配置。“在能從并行處理獲益的應(yīng)用中，高性能FPGA每個(gè)時(shí)鐘周期能完成更多工作。”BDTI顯示。“FPGA更難以使用，因?yàn)樗幸惶撞煌脑O(shè)計(jì)和技巧。”Bier解釋道，“在FPGA上創(chuàng)建一個(gè)優(yōu)化應(yīng)用是個(gè)費(fèi)時(shí)的過(guò)程。”

　　為了提升FPGA的吸引力以及易用性，F(xiàn)PGA廠商近將精力投入在開(kāi)發(fā)幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上，即：高層工具、模塊庫(kù)和以處理器為中心的設(shè)計(jì)。的確，尤其是FPGA工具正在取得長(zhǎng)足進(jìn)展。“這意味著，在今后幾年，當(dāng)前橫亙?cè)贔PGA和DSP之間（且明顯有利于DSP）的易用性差異將逐漸縮小。”該總結(jié)道。