FPGA会取代DSP吗?FPGA与DSP区别介绍

DSP这几年有点背，逐渐远离主流话题，所以有人就有了这样的问题：DSP会被FPGA取代吗？

网友一：独立的DSP不会被FPGA替代，但是会被增强了信号处理功能的ARM处理器替代。现在基本已经是这个趋势，DSP变成ARM的一个协处理器。FPGA会挤压掉DSP的一部分高速信号处理的市场。

网友二：在高端领域基本都用FPGA了。通讯、雷达、视觉、航空都是如此。DSP由于性能和灵活性比FPGA差太多，只能往低端领域渗透。说个不中听的话DSP就是贵一点、快一点的单片机，大部分DSP还没目前手机上的多核arm快，你自己实际（注意是实际不是理论）写个算法一测便知。另外DSP的优化也很浪费时间，有这个功夫还不如用gpu了，比DSP不知道快多少倍。性能能和FPGA能拼的只有gpu。但是目前的嵌入式gpu内存带宽和输出延迟严重拖后腿，功耗发热巨高，所以目前FPGA才是嵌入式高端领域的王者。

网友三：DSP只是一种技术，硬件上的DSP，可以说是一种称谓。传统意义上的DSP迟早是要退出江湖的。因为通用架构目前基本已经满足设计需求了。

看来也没什么确切的答案。

FPAG的结构特点

片内有大量的逻辑门和触发器，多为查找表结构，实现工艺多为SRAM。规模大，集成度高，处理速度快，执行效率高。能完成复杂的时序逻辑设计，且编程灵活，方便，简单，可多次重复编程。许多FPAG可无限重复编程。利用重新配置可减少硬件的开销。缺点是：掉电后一般会丢失原有逻辑配置；时序难规划；不能处理多事件；不适合条件操作。

FPGA的优势

1）通信高速接口设计。FPGA可以用来做高速信号处理，一般如果AD采样率高，数据速率高，这时就需要FPGA对数据进行处理，

比如对数据进行抽取滤波，降低数据速率，使信号容易处理，传输，存储。

2）数字信号处理。包括图像处理，雷达信号处理，医学信号处理等。优势是实时性好，用面积换速度，比CPU快的多。

3）更大的并行度。这个主要是通过并发和流水两种技术实现。并发是指重复分配计算资源，使得多个模块之间可以同时独立进行计算。

FPGA的并发可以在不同逻辑功能之间进行，而不局限于同时执行相同的功能。流水是通过将任务分段，段与段之间同时执行。其实这一点和CPU相似，只是CPU是指令间的流水而FPGA是任务间流水或者我们可以说是线程间流水。

利用硬件并行的优势，FPGA打破了顺序执行的模式，在每个时钟周期内完成更多的处理任务，超越了数字信号处理器（DSP）的运算能力。

DSP的基本结构和特征

编程DSP芯片是一种具有特殊结构的微处理器，为了达到快速进行数字信号处理的目的，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构：

（1）哈佛结构

DSP采用了哈佛结构，将存储器空间划分成两个，分别存储程序和数据。它们有两组总线连接到处理器核，允许同时对它们进行访问，每个存储器独立编址，独立访问。这种安排将处理器的数据吞吐率加倍，更重要的是同时为处理器核提供数据与指令。在这种布局下，DSP得以实现单周期的MAC指令。

在哈佛结构中，由于程序和数据存储器在两个分开的空间中，因此取指和执行能完全重叠运行。

（2）流水线

与哈佛结构相关，DSP芯片广泛采用2-6级流水线以减少指令执行时间，从而增强了处理器的处理能力。这可使指令执行能完全重叠，每个指令周期内，不同的指令都处于激活状态。

（3）独立的硬件乘法器

在实现多媒体功能及数字信号处理的系统中，算法的实现和数字滤波都是计算密集型的应用。在这些场合，乘法运算是数字处理的重要组部分，是各种算法实现的基本元素之一。乘法的执行速度越快，DSP处理器的性能越高。相比与一般的处理器需要30-40个指令周期，DSP芯片的特征就是有一个专用的硬件乘法器，乘法可以在一个周期内完成。

（4）特殊的DSP指令

DSP的另一特征是采用特殊的指令，专为数字信号处理中的一些常用算法优化。这些特殊指令为一些典型的数字处理提供加速，可以大幅提高处理器的执行效率。使一些高速系统的实时数据处理成为可能。

（5）独立的DMA总线和控制器

有一组或多组独立的DMA总线，与CPU的程序、数据总线并行工作。在不影响CPU工作的条件下，DMA的速度已经达到800MB/S以上。这在需要大数据量进行交换的场合可以减小CPU的开销，提高数据的吞吐率。提高系统的并行执行能力。

（6）多处理器接口

使多个处理器可以很方便的并行或串行工作以提高处理速度。

（7）JTAG（JointTestActionGroup）标准测试接口（IEEE1149标准接口）。

便于对DSP作片上的在线仿真和多DSP条件下的调试。

（8）快速的指令周期

哈佛结构，流水线操作，专用的硬件乘法器，特殊的DSP指令再加上集成电路的优化设计，可是DSP芯片的指令周期在10ns以下。快速的指令周期可以使DSP芯片能够实时实现许多DSP应用。

FPGA与DSP区别介绍

总的来说，FPGA与DSP的区别主要是对处理数据速率的区别：

DSP适用于系统较低取样速率、低数据率、多条件操作、处理复杂的多算法任务、使用C语言编程、系统使用浮点。适合于较低采样速率下多条件进程、特别是复杂的多算法任务。

FPAG适用于系统高速取样速率、高数据率、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点。） 、适合于高速采样频率下，特别是任务比较固定或重复的情况以及试制样机、系统开发的场合。

现在常用的软件无线电平台就是利用FPGA+DSP+ARM的结构，FPGA主要对高速数据进行预处理，降低数据的速率，然后将数据送给DSP，去实现复杂的算法，ARM主要用来做显示控制。

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