XtremeDSP解决方案将数字信号处理功能提升到极至

在当今要求最苛刻的数字信号处理(DSP)系统设计和开发中，赛灵思的FPGA产品扮演着越来越重要的角色，这一点并非偶然。经过二十多年的研究和工程开发，以及与数百家DSP客户的密切合作，赛灵思的FPGA产品已经演化为高价值的DSP解决方案平台，在性能、灵活性、上市时间以及产品寿命方面都提升到了极高的水平，同时还大大降低了总体系统成本和功耗。

众所周知，FPGA能够利用高度并行结构在单个时钟周期内完成复杂算法。目前的FPGA在单个器件内能够提供每秒数百上千(MSPS)和每秒数十亿乘法累加操作(GMACS)的性能。拥有如此高的DSP性能水平，设计人员可以选择降低FPGA的时钟速率来节省功耗，也可以选择实现更多通道来降低系统成本并降低材料清单成本(BOM)。

尽管如此，FPGA解决方案不仅具有如此大的成本/性能优势，而且在灵活性、上市时间以及产品寿命方面的价值同样非常诱人。对那些对高性能DSP技术有高需求且发展迅速的市场，包括通信、多媒体、视频与图像(MVI)以及国防行业等，都处于快速变化之中。不断变化的标准、市场需求和客户要求，瞬息万变的经济形势和竞争态势为能够通过创新和灵活性跟上变化步伐的企业带来了巨大的商业机会。对于越来越多的系统设计师和DSP设计人员来说，FPGA成为首选的平台。

赛灵思XtremeDSP计划2000年11月，赛灵思公司启动了XtremeDSP™计划，旨在为满足通信、多媒体、视频与图像以及国防行业对高性能DSP的需求提供不断演化的、针对应用优化的DSP解决方案产品线。其首要任务包括：

· 不断扩展为DSP设计提供的高性能器件产品线

· 提供开发板和开发套件、参考设计和IP

· 推出用于不同DSP系统设计方法的设计和开发工具

· 提供补充的可编程逻辑、连接功能和嵌入式处理功能

· 与业界和大学建立战略合作伙伴关系，提供培训和支持

极高的性能和灵活性

性能、系统级成本和功效、更快的上市时间和灵活性是基于FPGA进行DSP设计的标志。所有这些价值优势都是通信等行业中的领导厂商所迫切需要的。

全球对于更高质量、更大带宽和更低成本的有线和无线话音、计算机和视频数据通信的需求空前高涨。受此推动，新通信标准的数量和复杂性都在以指数级的速度增加。这很大原因是需要在传统网络和下一代网络中的众多通信层之间实现互操作性和数据交换。而且，通过无线方式提供新服务的需求不断增加，这也是推动当今标准发展热潮的重要原因。对于系统供应商来说，跟上这些标准的演进并且满足极为关键的性能-价格-功耗比要求并不是一件容易的事。

对于高性能DSP解决方案所服务的动态市场来说，FPGA的灵活性意味着：

· 更高层次的集成以降低系统成本

· 领先的算法解决方案和标准实施支持更快速的上市时间，从而可大大提高市场份额

· 远程调节易操作，适应无法预测的环境和功能变化(从而降低运营成本)

· 延长现有设计的生命周期(从而降低资本支出)

· 创新产品设计和移植的完美平台，从而可跟上不断变化的客户需求和市场要求。

XtremeDSP器件产品线

XtremeDSP产品线包括 Virtex™-DSP 和 Spartan-DSP系列产品，为满足广泛的应用需求提供了丰富的价格、性能、功效、带宽和IO组合。Virtex-5 SXT和Spartan-3A DSP产品是最近增加的新成员。

图 1.XtremeDSP器件产品线

Virtex-5 SXT –最高的性能和连接功能

Virtex-5 SXT平台进一步拓展了赛灵思公司的XtremeDSP™产品线，其中的三款新器件可满足下一代无线、国防以及多媒体、视频和图像等应用对超高DSP带宽和更低系统成本的要求。SXT是四个65nm Virtex-5 FPGA平台中的第三个。随着SXT平台的推出，现在赛灵思FPGA可在550MHz时钟下提供超过350 GMACS的DSP性能，同时与先前的90nm一代产品相比，动态功耗降低35%。Virtex-5 SXT平台还是业界第一个通过低功耗收发器(达3.2 Gbps)提供串行连接功能的DSP优化的FPGA系列产品。

除了利用65nm ExpressFabric™技术提升逻辑性能以外，所有Virtex-5 FPGA都集成了用户可配置的DSP48E逻辑片。DSP48E逻辑片是乘法累加(MAC)功能模块的新发展。这些DSP引擎可在高达550 MHz的频率下执行MAC操作。FPGA能够实现高度并行的架构，从而使DSP性能比分立DSP处理器提高了两个数量级以上，并且每个通道的成本和功耗达到了最低。

Virtex-5 SXT器件的逻辑密度范围为35,000至95,000逻辑单元，同时专用DSP48E逻辑片的数量为192至640。集成多达11.6 Mbit嵌入式BlockRAM 和分布式RAM，这些器件提供了最高的存储器逻辑资源比，可以高效地实现视频处理和医疗图像市场中DSP应用所需要的存储器密集功能。

Virtex-5 SXT平台还集成了低功耗RocketIO™ GTP收发器 (典型规格为100mW @ 3.2 Gbps)以及在Virtex-5 LXT平台首次内建的PCI Express®端点和以太网MAC模块。两个平台均支持所有主要的串行I/O 协议 (PCIe™、CPRI、OBSAI、SRIO、GbE和XAUI)，能够为芯片与芯片、板与板以及机箱与机箱之间的高速大带宽连接提供功耗最低的解决方案。

Spartan-3A DSP 平台 –突破性的性价比

在为特定应用寻求最佳DSP解决方案的过程中，设计人员通常要在价格、性能和功耗之间进行大量的折衷，通常需要牺牲一项或多项性能来满足另外一些方面的要求。Spartan-3A DSP平台是赛灵思XtremeDSP产品线中的另一个新成员，同时也是第一个针对DSP优化的Spartan FPGA系列产品。Spartan-3A DSP将这三项关键的性能完美地结合起来，为大量应用提供了最佳组合。

信号处理容量

Spartan-3A DSP平台量产时的单价低于30美元 ，在小尺寸封装中可提供30 GMACS以上的DSP性能和高达2,200 Gbps的存储器带宽。这代表着前所未有的性能/价格突破，满足了大量对价格和功耗都很敏感的应用的要求。这些应用包括单通道微蜂窝无线基站中的数字头端(DFE)和基带解决方案、军用移动软件定义无线电(SDR)、超声系统、辅助驾驶/多媒体系统、高分辨率(HD)视频以及智能IP相机等。