Xilinx DSP Primer搭建理论与实践之桥梁

在很多年以前，市场对算法的需要还比较低，通过微处理器就可以实现，后来随着市场需求的越来越高，到了百万级的时候，就促成了专门用于实现复杂算法的数字信号处理（DSP）芯片的出现，但是现在算法复杂性的快速提升则成了推动利用FPGA实现DSP功能的最重要驱动力。这是因为通用的DSP芯片中，所有的信号处理都是采用串行处理的方式实现的，这种架构上的“硬伤”使它们的性能限制在摩尔定律规定的理论限定值以下，单靠传统DSP芯片，无法迎合目前 三网合一所带来的对计算复杂度越来越高的要求。因此，设计人员必须寻找新的设计解决方案而不是仅仅局限于传统DSP芯片范围。由于FPGA并行处理机制可提供极高性能的信号处理能力，因此非常适于来填补这一性能差距。大致说来FPGA在高端信号处理方面主要有以下几种优点：

1. 处理极高的计算工作量：FPGA支持高度并行的架构，可实现与时钟频率相同的采样速率。2. 从DSP处理器分流计算密集的任务，将宝贵的执行周期让给其它功能。

3. 定制适用于特定算法的架构，FPGA提供的一系列MAC或乘法器可用于实现单抽头或多抽头的算法架构。而且可重配置特点意味着工程师可以快速构建和修改设计架构。

4. 降低系统成本和功耗，FPGA支持集成其它组件，而且其并行机制还提供了一个至几个数量级的性能优势，因此可以在更低的频率下工作。

此外，FPGA灵活的架构使得可以方便地在相似系列器件之间进行设计移植，因此可以将标准甚至环境条件变化带来的风险降到最低。

赛灵思公司中国区运营总经理吴晓东介绍赛灵思DSP推动中国自主创新

当然利用FPGA实现DSP功能是一个全新的应用，这里面不仅涉及到对芯片、软件、开发工具的学习，还意味着要改变传统DSP编程的习惯。为此，业界FPGA领导厂商Xilinx的策略是，不仅是做一个芯片级的领导厂商，同时还提供完整的解决方案，而且还不断完善设计环境，能够针对不同的客户，提供易于使用的开发工具，从而帮助客户简化整个设计开发流程。据赛灵思中国区运营总经理兼亚太区处理解决方案部总监吴晓东先生介绍，针对不同应用，Xilinx提供广泛的产品组合，包括Virtex系列的高性能产品和极具成本优势的Spartan系列，同时还针对业界热门应用提供了一些解决方案，包括电路板和各个方面的资源。

此外，吴晓东先生还表示，由于在FPGA这个产品里面已经不仅仅是以前的功能了，现在越来越多的通过数字信号传输，因为Xilinx把很多的DSP等高速功能都已经放到了FPGA里面。但是这是一个新的领域，现在还非常紧缺这方面的FPGA人才，所以很多公司都非常渴望有这种实际工作经验的优秀人才。” 为解决这一问题，Xilinx不仅积极响应商务部的千百十工程，在上海张江创新学院举办了赛灵思IC设计人才时训基地，同时还大力投入大学计划，近期专门邀请英国Strathclyde大学教授Bob Stewart在清华举办了一次针对FPGA的DSP启蒙研讨会（Xilinx DSP Primer）。

英国Strathclyde大学Bob Stewart教授介绍DSP Primer课程

该课程的目标就是通过讲授实现DSP算法的理论、算法、设计技巧和实践，以及采用FPGA技术的数字通信架构，让学生和工程师能够在很快的时间内掌握利用FPGA做数字信号处理的基本方法和思路。虽然这个课程不会专门讲3G或者其他无线理论等热门技术，但通过这个课程会让参加培训的人员能够学到如何在芯片里做这个无线系统的一些技能。DSP Primer就是起一个衔接的作用。整个课程既有算法理论又有实践，在两天之内通过动手和讲座能够获得这个能力。“虽然在短短两天的时间里要完全掌握是不可能的，但是至少会让大家建立起掌握这项技术的要领和信心。而且赛灵思通过和Bob教授的紧密合作，使这个教程的所有材料都是开放的，在美国和欧洲有近千名教授和工程师都参加了这个培训。” Xilinx中国区大学计划经理谢凯年博士表示。

赛灵思中国区大学计划经理谢凯年介绍DSP Primer课程

据Bob教授介绍，DSP Primer课程的开设主要是为了支持其他课程，比如无线通讯等，希望这个课程成为所有课程里最基础的东西。所以花了很长时间的努力才提供如此高质量的课程，希望以后也能够融入更多的应用特点进入，比如3G、CDMA等。据悉在美国和欧洲学生都是能够接受到最新的赛灵思软硬件的课程，所以毕业的时候就能够无需培训直接进入工作状态。目前这个课程还是偏重于基础，今后大家可能会看见更多的实际应用。“我们的培训教材在不停地演进，赛灵思一直支持这个材料的演进，该教材对中国的大学免费地提供，并完全开放。希望这个材料被越来越多的大学所接受，而且我希望我们能够在工业界也能讲这个课程，因为很多知识对于目前工业界的设计都是非常有帮助的。”Bob教授表示。