Stratix® III FPGA 是满足高性能DSP系统需求的重要解决方案。与DSP处理器相比，Stratix III FPGA 具有以下特性：
- 更强的DSP性能
- 更低的成本
- 更低的功耗
- 更小的电路板面积
- 平台更加灵活
表1中的信息说明了单个Stratix III FPGA是怎样替代多个DSP处理器的。
表1. Stratix III FPGA和性能最好的DSP处理器的对比 |
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器件类型 |
Stratix III EP3SL70 | TI C64x |
|---|---|---|
时钟频率 |
300 MHz |
1 GHz |
器件数量 |
1 |
10 |
总 GMACS |
86 |
80 |
总功耗 |
~3 瓦 |
~10–15 瓦 |
电路板总面积 |
~1.225 mm2 |
~ 5.000 mm2 |
总成本 |
$400 |
$3000 |
使用Stratix III FPGA进行DSP协处理
您可以使用Stratix III FPGA来实现完整的 DSP 系统，获得很高的 DSP 吞吐量。Stratix III 可以作为 DSP 应用中的 FPGA 协处理器，加速实现对性能要求较高的 DSP 功能，否则这些功能会占用大量的主处理器处理能力，降低整个系统的性能。
用作协处理器时， Stratix III FPGA 将多入多出 (MIMO) 处理、多用户检测、回音抵消和相关器等复杂计算任务从主处理器中卸载，从而提升了整个系统的性能。
Altera 提供各种支持服务、工具和开发平台，来实现 Stratix III FPGA 中的 DSP 设计。您可以利用 DSP Builder 迅速开发用户定义的 FPGA 协处理器，该工具是基于 MathWorks 业界最好的 MATLAB 和 Simulink 的 Altera 数据流体系结构开发工具。
一旦协处理器体系结构建立之后，它会自动在 Altera® Stratix III FPGA 中实现，或导出到 Altera 的 SOPC Builder 系统开发工具中，进一步集成到整个系统结构中。
Altera 还提供 DSP 开发套件，用于设计原型阶段，在硬件中验证 DSP 系统。
灵活的平台
Stratix III FPGA 支持小型器件到大型器件的纵向移植。一个单板设计能够以小型 Stratix III FPGA 灵活实现业界性能最好的 FPGA ，完成 DSP 协处理器功能，例如 EP3SE110，它达到了 500 GMACS/ 秒。之所以能够如此灵活，原因在于 Stratix III 系列 FPGA 内在的并行处理特性。表 2 说明了小型 Stratix III FPGA 实现的 DSP 性能。
表 2. Stratix III DSP 模块并行处理性能 |
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器件类型 |
Stratix III EP3SE50 |
18×18 乘法器总数量 |
384 |
最大时钟频率 |
550 MHz |
最大性能 |
384 * 550 MHz |
Stratix III FPGA 适合视频和图像处理、高速数字通信以及其他高性能数字信号处理 (DSP) 等应用。 Altera Stratix III 器件中经过优化的 DSP 模块结合 TriMatrix 存储器以及自适应逻辑模块 (ALM) ，实现了业界性能最好的 DSP 。
Stratix III 具有非常高的 DSP 吞吐量——接近每秒 500 吉乘累加运算 (GMACS) ，比目前市场上所有单片 DSP 处理器高几个数量级，能够轻松满足表 3 中新兴标准和协议的要求。
| 表3. 采用 Stratix III DSP 模块能够实现的DSP应用 | |||
| 应用 | 军事应用 | 图像处理 | 通信 |
|---|---|---|---|
| 雷达/声纳 | 广播和医疗 | 无线 | |
算法和函数 |
|
|
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标准和协议 |
- |
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DSP模块的详细信息
Stratix III DSP 模块采用了高性能芯片体系结构，具有很强的可编程能力，为多种应用提供最佳处理功能。每个DSP模块含有8个 18×18 乘法器，以及寄存器、加法器、减法器、累加器和求和单元，这些都是典型 DSP 算法中常用的功能。 DSP模块支持可变位宽和各种取整饱和模式，有效地满足了您的应用需求。
图1. DSP模块体系结构
表 4 所示为Stratix III FPGA的DSP资源
| 表4. Stratix III FPGA DSP资源 | |||||||
| Stratix III 系列型号 | 器件 | 乘法器 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 9x9 | 12x12 | 18x18 | 36x36 | 18x18 复数 | 18x18 乘法器总数 | ||
| Stratix III L | EP3SL50 | 216 | 162 | 108 | 54 | 54 | 216 |
| EP3SL70 | 288 | 216 | 144 | 72 | 72 | 288 | |
| EP3SL110 | 288 | 216 | 144 | 72 | 72 | 288 | |
| EP3SL150 | 384 | 288 | 192 | 96 | 96 | 384 | |
| EP3SL200 | 576 | 432 | 288 | 144 | 144 | 576 | |
| EP3SL340 | 576 | 432 | 288 | 144 | 144 | 576 | |
| Stratix III E | EP3SE50 | 384 | 288 | 192 | 96 | 96 | 384 |
| EP3SE80 | 672 | 504 | 336 | 168 | 168 | 672 | |
| EP3SE110 | 896 | 672 | 448 | 224 | 224 | 896 | |
| EP3SE260 | 768 | 576 | 384 | 192 | 192 | 768 | |
和前代Stratix器件一样，Quartus® II 软件利用HDL和DSP专业开发工具和库，继续为DSP算法至Stratix III ALM架构、TriMatrix存储器和DSP模块提供最佳映射。
