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一、FPGA應(yīng)用  

FPGA另一個(gè)新應(yīng)用是取代DSP，由于FPGA適合規(guī)劃成可同時(shí)大量平行運(yùn)算組態(tài)，如此可加速數(shù)字信號(hào)運(yùn)算。  

所謂的「取代」，其實(shí)牽涉到價(jià)格效能比(Price Performance Rate，中國(guó)內(nèi)地方面稱為：性價(jià)比，性能價(jià)格比)問(wèn)題，相同的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算工作可以用FPGA運(yùn)算，也可以用DSP運(yùn)算，重點(diǎn)在于芯片成本，一般而言FPGA的芯片價(jià)格貴過(guò)DSP，但FPGA同時(shí)間可平行執(zhí)行的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算量比DSP大，當(dāng)數(shù)字信號(hào)運(yùn)算的需求量夠大時(shí)，FPGA在價(jià)格效能比上就會(huì)超越DSP。  

若更具體說(shuō)明，一顆高效能的DSP約要30至200美元，而一顆高階的FPGA則約200美元，高效能的DSP同時(shí)間可以處理4個(gè)信道的數(shù)字信號(hào)，而高階的FPGA則可因應(yīng)20至40個(gè)信道以上的信號(hào)運(yùn)算，如此簡(jiǎn)單將信道數(shù)與價(jià)格相除，可明顯看出在同時(shí)多組運(yùn)算時(shí)FPGA的成本低于DSP。  

當(dāng)然，先決條件是應(yīng)用需求上需要同時(shí)間的多組運(yùn)算，并非所有的應(yīng)用都需要大量的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算，不過(guò)無(wú)線基地臺(tái)方面確實(shí)有此種需求，但無(wú)線基地臺(tái)前端的用戶裝置則沒(méi)有這類的需求，事實(shí)上現(xiàn)在確實(shí)有諸多的無(wú)線基地臺(tái)，已從過(guò)去完全只用DSP方式來(lái)進(jìn)行信號(hào)收發(fā)解析處理，改成部份使用DSP、部份使用FPGA。  

但是這也并非絕對(duì)，原因有二，一是FPGA仍在積極降價(jià)中，未來(lái)的價(jià)格性能比會(huì)持續(xù)提升，目前只有大量的數(shù)字信號(hào)運(yùn)算是屬于FPGA較合算，但日后也會(huì)逐漸往中階、初階發(fā)展，接下來(lái)可能小規(guī)模性的基地臺(tái)(如Pico Cell、Femto Cell等)也會(huì)使用。

二、FPGA優(yōu)勢(shì)  

性能-利用硬件并行的優(yōu)勢(shì)，FPGA打破了順序執(zhí)行的模式，在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成更多的處理任務(wù)，超越了數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的運(yùn)算能力。著名的分析與基準(zhǔn)測(cè)試公司BDTI，發(fā)布基準(zhǔn)表明在某些應(yīng)用方面，FPGA每美元的處理能力是DSP解決方案的多倍。2在硬件層面控制輸入和輸出(I/ O)為滿足應(yīng)用需求提供了更快速的響應(yīng)時(shí)間和專業(yè)化的功能。  

上市時(shí)間—盡管上市的限制條件越來(lái)越多，FPGA技術(shù)仍提供了靈活性和快速原型的能力。 用戶可以測(cè)試一個(gè)想法或概念，并在硬件中完成驗(yàn)證，而無(wú)需經(jīng)過(guò)自定制ASIC設(shè)計(jì)漫長(zhǎng)的制造過(guò)程。3由此用戶就可在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成逐步的修改并進(jìn)行FPGA設(shè)計(jì)迭代，省去了幾周的時(shí)間。 商用現(xiàn)成(COTS)硬件可提供連接至用戶可編程FPGA芯片的不同類型的I/O。 高層次的軟件工具的日益普及降低了學(xué)習(xí)曲線與抽象層，并經(jīng)常提供有用的IP核(預(yù)置功能)來(lái)實(shí)現(xiàn)高級(jí)控制與信號(hào)處理。  

成本— 自定制ASIC設(shè)計(jì)的非經(jīng)常性工程(NRE)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基于FPGA的硬件解決方案所產(chǎn)生的費(fèi)用。 ASIC設(shè)計(jì)初期的巨大投資表明了原始設(shè)備制造商每年需要運(yùn)輸數(shù)千種芯片，但更多的最終用戶需要的是自定義硬件功能，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)十至數(shù)百種系統(tǒng)的開發(fā)?？删幊绦酒奶匦砸馕吨脩艨梢怨?jié)省制造成本以及漫長(zhǎng)的交貨組裝時(shí)間。 系統(tǒng)的需求時(shí)時(shí)都會(huì)發(fā)生改變，但改變FPGA設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的成本相對(duì)ASCI的巨額費(fèi)用來(lái)說(shuō)是微不足道的。  

穩(wěn)定性—軟件工具提供了編程環(huán)境，FPGA電路是真正的編程“硬”執(zhí)行過(guò)程。 基于處理器的系統(tǒng)往往包含了多個(gè)抽象層，可在多個(gè)進(jìn)程之間計(jì)劃任務(wù)、共享資源。驅(qū)動(dòng)層控制著硬件資源，而操作系統(tǒng)管理內(nèi)存和處理器的帶寬。對(duì)于任何給定的處理器內(nèi)核，一次只能執(zhí)行一個(gè)指令，且基于處理器的系統(tǒng)時(shí)刻面臨著嚴(yán)格限時(shí)的任務(wù)相互取占的風(fēng)險(xiǎn)。而FPGA不使用操作系統(tǒng)，擁有真正的并行執(zhí)行和專注于每一項(xiàng)任務(wù)的確定性硬件，可減少穩(wěn)定性方面出現(xiàn)問(wèn)題的可能。  

長(zhǎng)期維護(hù)—FPGA芯片是現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)的，無(wú)需重新設(shè)計(jì)ASIC所涉及的時(shí)間與費(fèi)用投入。舉例來(lái)說(shuō)，數(shù)字通信協(xié)議包含了可隨時(shí)間改變的規(guī)范，而基于ASIC的接口可能會(huì)造成維護(hù)和向前兼容方面的困難?？芍匦屡渲玫?span style="font-size: 16px; font-family: Calibri;">FPGA芯片能夠適應(yīng)未來(lái)需要作出的修改。 隨著產(chǎn)品或系統(tǒng)成熟起來(lái)，用戶無(wú)需花費(fèi)時(shí)間重新設(shè)計(jì)硬件或修改電路板布局就能增強(qiáng)功能。

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