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Une Introduction aux DSP






5. Une alternative aux DSP généralistes : les réseaux logiques programmables



Les réseaux logiques programmables (ou plus généralement les circuits apparentés : FPGA, PLD, mais également les ASIC), incluant de la SRAM peuvent le cas échéant également faire office de DSP. Des fonctions de traitement numérique du signal simples peuvent être réalisées par des circuits dédiés, plutôt que par l’approche logicielle des DSP classiques.


Les FPGA se prêtent bien à cette usage car ils sont reprogrammables, ce qui permet de les associer aux DSP en tant que « coprocesseurs », voire de les utiliser de manière autonome.




5.1. Avantage des réseaux logiques programmables


L'approche classique pour effectuer un traitement numérique du signal consiste à utiliser un DSP traditionnel. Cette approche est logicielle, elle permet d’exécuter tous les types de traitements et procure bien des avantages (cf. paragraphe 2.1.) Sa principale limite reste quand même la vitesse de traitement, car bien que particulièrement rapide par rapport à un microprocesseur classique, elle peut se révéler insuffisante.


Lorsque la rapidité devient un critère d’un poids incontournable, l’utilisation de circuits de traitements dédiés permet d’apporter une solution au problème. Ceux-ci offrent un niveau de performance qui va bien au delà des DSP classiques.





5.2. Utilisation pratique


Bien que moins universel qu’un DSP, un circuit dédié peut néanmoins réaliser un certain nombre de fonctions, telles que des filtres FIR et IIR, des corrélateurs, des extracteurs de données...


Les fabricants de circuits logiques programmables proposent des bibliothèques de fonctions de bases du traitement numérique du signal (MAC, décalages, etc.). Ces fonctions simplifiées sont réalisées en logique câblée, donc très rapides.


Le tableau de la figure 12 (source [5], page 94) donne un ordre de grandeur des performances à attendre d’un tel procédé :


Filtre FIR (8 pôles) Filtre IIR (8 pôles)
PLD gamme Altera Flex

75 Méch./s

25 Méch./s

DSP 20 MIPS

< 1 Méch./s

< 1 Méch./s


Fig. 12 : Performances comparées d’un PLD et d’un DSP classique. La vitesse de traitement s’exprime ici en « Méga échantillons / seconde » plutôt qu’en MIPS, car on ne peut pas à proprement parler « d’opérations élémentaires » dans un circuit à logique câblée. (Document  société Altera)



Comme pour les DSP, les performances des circuits logiques programmables (nombre de cellules, vitesse, prix) ne cessent d’évoluer dans un sens favorable. L’intégration de fonctions de plus en plus complexes (virgule flottante, noyaux de systèmes d’exploitations) sera possible dans l’avenir.




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