Stratix® IV FPGA DSP-Funktionen mit hoher Leistung

Stratix IV FPGAs sind eine großartige Lösung für hochleistungsfähige digitale Signalverarbeitungs-(DSP)-Systemanforderungen. Im Vergleich zu DSP-Prozessoren bieten die FPGAs der Stratix-Serie:

• Mehr DSP-Leistung
  
• Kosteneinsparung
• Geringerer Energieverbrauch
• Kleinere Platinenfläche
• Mehr Plattform-Skalierbarkeit

Tabelle 1 zeigt, wie Sie ein einzelnes Stratix IV FPGA verwenden können, um mehrere DSP-Prozessoren zu ersetzen.

Hinweis:

1. GMACS = Giga-Multiplikations-Akkumulations-Operationen pro Sekunde

Stratix IV FPGAs übernehmen die schwere DSP-Aufgabe

Mit Stratix IV FPGAs können Sie komplette DSP-Systeme mit hohem Durchsatz implementieren und sie als FPGA-Coprozessoren verwenden. In Coprozessoranwendungen beschleunigen Stratix IV FPGAs leistungskritische DSP-Funktionen, die andernfalls einen Großteil der Rechenleistung des Hostprozessors verbrauchen und die Gesamtsystemleistung verlangsamen würden.

Als Coprozessoren steigern Stratix IV FPGAs die Gesamtsystemleistung, indem sie komplexe Berechnungen in Wireless-, Broadcast-, medizinischen Bildgebungs- und Militärsystemen aus dem Host-Prozessor übernehmen.

Intel® FPGA bietet eine breite Palette von Support-Services, Tools und Entwicklungsplattformen für die Implementierung von DSP-Designs in Stratix IV FPGAs. Mit DSP Builder, einem Entwicklungstool für die Intel FPGA-Datenflussarchitektur basierend auf den branchenführenden MATLAB- und Simulink-Tools von The MathWorks, können Sie Stratix IV FPGAs auch schnell zu benutzerdefinierten FPGA-Coprozessoren entwickeln.

Sobald die Coprozessorarchitektur erfasst ist, kann sie automatisch in ein Intel FPGA Stratix IV FPGA implementiert oder in das Systementwicklungstool Intel FPGA SOPC Builder zur weiteren Integration in die Gesamtsystemarchitektur exportiert werden.

Intel FPGA bietet auch DSP-Entwicklungskits an, mit denen Sie Ihre DSP-Systeme in der Prototypphase Ihres Designzyklus in Hardware verifizieren können.

Plattformskalierbarkeit

Stratix IV FPGAs unterstützen die vertikale Paketmigration von kleinen zu großen Geräten. Dadurch kann ein Single-Board-Design von einem kleinen Stratix IV FPGA, wie dem EP4SGX70-Baustein, bis zum branchenweit leistungsstärksten 40-nm-FPGA für die DSP-Verarbeitung, dem EP4SGX230-Baustein, skaliert werden. Das EP4SGX230-Gerät ist in der Lage, 700 Giga-Multiply-Accumulate-Operationen pro Sekunde (GMACS) durchzuführen. Diese Skalierbarkeit ist aufgrund der Parallelverarbeitung der Stratix IV FPGA-Produktreihe möglich. Tabelle 2 veranschaulicht die DSP-Leistungsfähigkeit eines kleinen Stratix IV FPGA.

Stratix IV FPGAs sind ideal für Video- und Bildverarbeitung, digitale Hochgeschwindigkeitskommunikation und andere Hochleistungs-DSP-Anwendungen. Optimierte DSP-Blöcke in Intel FPGA Stratix IV FPGAs in Kombination mit TriMatrix-Speicher und adaptiven Logikmodulen (ALMs) sorgen für die branchenweit höchste DSP-Leistung.

Mit 700 GMACS ist der DSP-Durchsatz der Stratix IV-Geräte um Größenordnungen höher als der jedes anderen verfügbaren Single-Chip-DSP-Prozessors und erfüllt problemlos die Anforderungen der in Tabelle 3 dargestellten neuen Standards und Protokolle.

DSP Block Details

Der Stratix IV DSP-Block ist eine leistungsstarke Siliziumarchitektur mit großer Programmierbarkeit, die eine optimierte Verarbeitung für viele Anwendungen ermöglicht. Jeder DSP-Block stellt acht 18 x 18-Multiplizierer sowie Register, Addierer, Subtrahierer, Akkumulatoren und Summiereinheitsfunktionen bereit, die in typischen DSP-Algorithmen häufig benötigt werden. Der DSP-Block unterstützt vollständig variable Bitbreiten und verschiedene Rundungs- und Sättigungsmodi, um die genauen Anforderungen Ihrer Anwendung effizient zu erfüllen. Siehe Abbildung 1.

Tabelle 4 zeigt die DSP-Ressourcen der Stratix IV FPGAs.

Wie bei Stratix-Geräten der vorherigen Generation liefert die Intel® Quartus® Prime-Software weiterhin eine optimale Zuordnung Ihrer DSP-Algorithmen zum Stratix IV ALM-Fabric, dem TriMatrix-Speicher und den DSP-Blöcken aus HDL-spezifischen und DSP-spezifischen Entwicklungstools und Bibliotheken.

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