DSP設(shè)計(jì)流程

引言

　　世界正處于高科技下一波快速增長(zhǎng)的開端，AccelChip公司 Dan Ganousis DSP 已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的、將按指數(shù)增長(zhǎng)的技術(shù)焦點(diǎn)。

　　目前，大多數(shù)DSP設(shè)計(jì)已經(jīng)能在半導(dǎo)體生產(chǎn)商（如T1、ADI、Freescale等）提供的通用DSP芯片上實(shí)現(xiàn)。通用處理器的價(jià)格相對(duì)比較便宜，并且有高質(zhì)量和廉價(jià)的編程工具、方便快速實(shí)現(xiàn)DSP算法的支持，但開發(fā)人員更希望在原型創(chuàng)建和調(diào)試過程中能進(jìn)行重新編程。

圖1 通用DSP處理器的性能與通信領(lǐng)域需要的DSP處理性能的比較

　　速度的需要

　　現(xiàn)在，對(duì)電子系統(tǒng)的性能要求已經(jīng)超過了通用DSP處理器的能力。圖1顯示了由寬帶網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的對(duì)DSP算法的性能需求與通用DSP處理器性能的差異。可以看出通用DSP的性能容量與新的寬帶通信技術(shù)的需求之間的差距正以指數(shù)速率擴(kuò)大。

　　傳統(tǒng)上DSP開發(fā)者可以獲得的改變通用DSP處理器性能的唯一方法就是將DSP算法注入到ASIC中，以達(dá)到加速硬件的目的。然而這種ASIC的解決方法實(shí)現(xiàn)起來非常困難，而且在ASIC上實(shí)現(xiàn)DSP算法是以犧牲可重編程的靈活性為代價(jià)的，同時(shí)還需要大量的非重復(fù)設(shè)計(jì)費(fèi)用、漫長(zhǎng)的原型初始化，以及購(gòu)買大量昂貴的集成電路設(shè)計(jì)工具等。

　　隨著先進(jìn)的FPGA架構(gòu)如Xilinx Virtex-II和Altera Stratix-II的引入，DSP設(shè)計(jì)者可以獲得一種把通用DSP處理器的所有優(yōu)點(diǎn)與ASIC的先進(jìn)性能綜合在一起的新型硬件。這些新型的FPGA架構(gòu)可以優(yōu)化DSP的實(shí)現(xiàn)，并能提供滿足現(xiàn)今電子系統(tǒng)所必需的處理能力。

　　FPGA的優(yōu)越性表現(xiàn)在它能允許DSP設(shè)計(jì)者做到“使結(jié)構(gòu)適應(yīng)算法”,設(shè)計(jì)者能夠根據(jù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的需要最大限度地使用FPGA內(nèi)部的并行資源。而在通用DSP處理器中資源是固定的，因?yàn)槊總€(gè)處理器只包含一些數(shù)量有限的類似乘法器一樣的基本運(yùn)算功能，設(shè)計(jì)者必須做到“使算法適應(yīng)結(jié)構(gòu)”,因而無法達(dá)到在FPGA中能夠獲得的性能。

圖2 全球DSP收入預(yù)測(cè)

　　半導(dǎo)體工業(yè)的亮點(diǎn)

　　圖2顯示了整個(gè)DSP市場(chǎng)和片內(nèi)算法市場(chǎng)（由FPGA、結(jié)構(gòu)化ASIC和ASIC幾部分組成）的年收入預(yù)測(cè)。其中，DSP片內(nèi)算法市場(chǎng)今后三年內(nèi)將以高于42%的年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，是整個(gè)半導(dǎo)體領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的部分。

　　現(xiàn)在DSP的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)所面臨的挑戰(zhàn)和二十世紀(jì)九十年代ASIC的設(shè)計(jì)者所面臨的類似-DSP開發(fā)組如何用目標(biāo)FPGA的設(shè)計(jì)方法代替通用DSP;如何去開發(fā)所需要的新的設(shè)計(jì)技巧；如何完善公司的設(shè)計(jì)流程；怎樣才能提出新的DSP算法的實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)又不危及當(dāng)前產(chǎn)品的開發(fā)計(jì)劃。或許更重要的是，管理者怎樣才能夠使災(zāi)難性結(jié)果發(fā)生的可能性降低到最小。

AccelChip公司認(rèn)為DSP的未來取決于新型設(shè)計(jì)方法的采用，而這種方法必須能使公司滿足DSP市場(chǎng)對(duì)上市時(shí)間、成本的苛刻要求。和ASIC、FPGA的產(chǎn)生一樣，對(duì)DSP變革的方式就是采用真正的、自上而下的設(shè)計(jì)流程。

圖3 傳統(tǒng)的DSP設(shè)計(jì)流程