FPGA per applicazioni DSP: un trend inarrestabile – FPGAs for DSP: From Mainstream to the Jet Stream

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Un paio d’anni fa era stato scritto che gli FPGA sarebbero entrati prepotentemente nelle applicazioni DSP. Altera si è mossa addirittura in anticipo, integrando blocchi DSP embedded negli FPGA Stratix di prima generazione. Ora gli FPGA sono divenuti i protagonisti del mercato DSP. Questa affermazione è suffragata dai dati resi noti da Forward Concepts: il mercato degli FPGA per applicazioni DSP è cresciuto a un ritmo pari al 26% su base annua e quest’anno è destinato a raggiungere quota 400 milioni di dollari su scala mondiale.

Il trend verso la digitalizzazione si traduce in una sempre più diffusa tendenza alla realizzazione di funzioni DSP mediante FPGA. La necessità di adeguarsi a standard in continua e costante evoluzione e la crescente pressione sui prezzi, la cui riduzione deve essere sempre accompagnata da un aumento di funzionalità e prestazioni, ha favorito l’adozione di coprocessori basati su FPGA, che sono di fatto divenuti le soluzioni più utilizzate per l’implementazione di algoritmi DSP. I DSP di tipo tradizionale sfruttano un’elaborazione sequenziale basata sul software per realizzare algoritmi di elaborazione digitale dei segnali particolarmente onerosi dal punto di vista computazionale.

Un approccio di questo tipo non è in grado di tenere il passo con la sempre crescente domanda di prestazioni che distingue gli attuali sistemi di comunicazione e di imaging. La maggior parte delle alternative al momento disponibili non sono esenti da difetti. L’utilizzo di gruppi di DSP (ovvero di più DSP operanti in parallelo) ha lo svantaggio di occupare prezioso spazio a bordo della scheda e di consumare una potenza eccessiva, mentre i circuiti ASIC e ASSP richiedono tempi lunghi di sviluppo (il che comporta una lievitazione dei costi) e non hanno le doti di flessibilità necessarie per adeguarsi alle variazione degli standard e dei requisiti del sistema.

I coprocessori basati su DSP, dal canto loro, permettono di effettuare l’elaborazione in modalità parallela per supportare le elevate prestazioni richieste dal sistema, mantenendo nel contempo la necessaria flessibilità. Al posto di una matrice di processori DSP, i nostri clienti stanno utilizzando in misura sempre maggiore un singolo DSP con un coprocessore FPGA per realizzare le applicazioni di elaborazione del segnale più impegnative.

La tendenza appena descritta trova una conferma tangibile nei recenti seminari relativi a Code:DSP focalizzati sui coprocessori basati su FPGA per applicazioni di elaborazione dell’immagine e dei segnali video. Poiché i problemi relativi alla progettazione dei sistemi di imaging non possono essere risolti in maniera efficace con i tradizionali DSP, parecchi progettisti hanno deciso di adottare soluzioni basate sugli FPGA delle famiglie Stratix o Cyclone per aumentare le prestazioni e ridurre contemporaneamente dimensioni, costi e dissipazione. Continuando nel solco tracciato con l’introduzione dei dispositivi Stratix di prima generazione, gli utenti di Altera hanno ora la possibilità di sfruttare le potenzialità dei componenti la serie Stratix II per applicazioni di elaborazione DSP di fascia alta. Senza dimenticare gli FPGA della linea Cyclone II a basso costo, che integrano moltiplicatori 18 x 18, ideali per applicazioni dove sono previsti alti volumi e il prezzo rappresenta un fattore critico. DSP Builder, infine, mette a disposizione dei progettisti DSP un flusso di progetto semplice e intuitivo che permette di risolvere i problemi di integrazione e ridurre il time to market.

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Two years ago, we wrote that FPGAs were breaking into the mainstream of digital signal processing (DSP) applications. Even earlier, we at Altera clearly saw this trend and included embedded DSP blocks in our first-generation Stratix® FPGAs. NowFPGAs dominate the DSP scene.

The above mentioned trend was confirmed during the recent Code:DSP seminar series
These seminars focused on FPGA co-processing for video and image processing solutions. Since imaging design issues can no longer be effectively solved with traditional digital signal processors, many designers are moving to a Stratix- or CycloneTM FPGA-based solution to
increase performance while reducing cost, power, and size. Continuing the momentum started by our first-generation Stratix devices, Altera’s customers now have an even greater performance advantage with Stratix II devices for high-end DSP co-processing applications. In addition, our new low-cost Cyclone II FPGA family, with embedded 18 X 18 multipliers, is ideal for price-sensitive, high-volume
applications. Altera’s DSP Builder removes the barrier to entry for traditional DSP designers, giving them a design flow that quickly resolves integration issues and helps speed time-to-market.

Craig Lytle – Vice President, Intellectual Property Business Unit, Altera

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