FPGA vs Processador busca máximo 8 entradas

1. IMAGEM DESTAQUE

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4. Agenda AGENDA ● FPGAs; ● Processadores; ● Aplicação; ● Conclusões;

5. “Arranjos de portas lógicas programáveis em campo” OBS: Campo não signiﬁca campo elétrico, mas sim no sentido de domínio da aplicação, por ser reconﬁgurável. O QUE É UM FPGA? FPGA - Field Programmable Gate Array

6. “Arranjos de portas lógicas programáveis em campo” OBS: Campo não signiﬁca campo elétrico, mas sim no sentido de domínio da aplicação, por ser reconﬁgurável. O QUE É UM FPGA? FPGA - Field Programmable Gate Array

7. Módulo de lógica ou bloco configurável; Principais componentes: Elemento de roteamento; Memória: armazenamento do bitstream Circuitos especiais (DSPs, RAM, PLLs, etc) O QUE É UM FPGA?

11. Os FPGAs mais comercializados atualmente podem ter aproximadamente entre 50k a 300k células lógicas. O QUE É UM FPGA?

12. APLICAÇÕES DE UM FPGA ASIC TELECOM DATA CENTERS INSTRUMENTAÇÃO ÁREA MÉDICA INDUSTRIA MILITAR E AEROESPACIAL ROBÓTICA INDUSTRIA AUTOMOTIVA

13. FPGA - Field Programmable Gate Array Determinismo temporal Upgrades de HW Processamento em paralelo Baixa Latência APLICAÇÕES DE UM FPGA

14. Gestão/ qtde de proﬁssionais capacitados Avaliação de quando utilizar Complexidade dos projetos evolui rápido Investimento $ PRINCIPAIS DESVANTAGENS

15. Processadores Circuitos integrados capazes de realizar tarefas genéricas de computação e comunicação com periféricos em uma ordem lógica descrita por um conjunto de instruções armazenados em uma memória. Recursos pré definidos Não é dedicado

16. Processadores Decode Fetch Execute Decode Execute Fetch Lê instrução da memória Atualiza o registrador PC Identifica os recursos necessários para executar a operação Executa a operação. Pode ser composto de sub estágios. PIPELINING

17. Processadores LDR R0, [0x1000] ; load “a” from memory into R0 LDR R1, [0x1004] ; load “b” from memory into R1 SUB R2, R0, R1 ; Compute “c=a-b” and stores c in R2 MUL R2, R2, R2 ; Compute “d=c*c” and stores c in R2 STR R2, [0x1008] ; Store result in memory Fetch Decode Execute A LDR R0,[0x1000] LDR R1,[0x1004] LDR R0,[0x1000] SUB R2, R0, R1 LDR R1,[0x1004] LDR R0,[0x1000] MUL R2, R2, R2 SUB R2, R0, R1 LDR R1,[0x1004] Execute B LDR R0,[0x1000] MUL R2, R2, R2 SUB R2, R0, R1 LDR R1,[0x1004] MUL R2, R2, R2 SUB R2, R0, R1 STR R2, [0x1008] STR R2, [0x1008] MUL R2, R2, R2 SUB R2, R0, R1 STR R2, [0x1008] MUL R2, R2, R2 STR R2, [0x1008] MUL R2, R2, R2 STR R2, [0x1008] STR R2, [0x1008] PIPELINING Time

21. APLICAÇÃO Busca por maior valor inteiro, 8 entradas Maximum Stage 1 Stage 2 Stage 3

24. APLICAÇÃO Busca por maior valor inteiro, 8 entradas Maximum Stage 1 Stage 2 Stage 3 Entidade

25. APLICAÇÃO Busca por maior valor inteiro, 8 entradas Maximum Stage 1 Stage 2 Stage 3 Arquitetura

26. APLICAÇÃO STAGE_1 STAGE_2 STAGE_3 RTL Schematic

27. APLICAÇÃO Simulação

31. Pipeline dedicada implementada em FPGA executando à 100Mhz. FPGA MCU Maximum Stage 1 Firmware executando em ARM Arm® Cortex®-R5 800Mhz com SIMD capaz de executar 8 comparações de pares por ciclo de clock. APLICAÇÃO FPGA vs MCU int findMax(int arr[], int size) { int max = arr[0]; for (int i = 1; i < size; i++) { if (arr[i] > max) { max = arr[i]; } } return max; } Stage 2 Stage 3

32. APLICAÇÃO Conclusões Números de instruções (I) Latência (L) Throughput log2(N) 10xI [ns] 100 [Msps] (N/8)+2 1.25xI [ns] (1/L) [Msps] FPGA MCU

33. APLICAÇÃO Conclusões Números de instruções (I) Latência (L) Throughput log2(N) 10xI [ns] 100 [Msps] (N/8)+2 1.25xI [ns] (1/L) [Msps] FPGA MCU CONCLUSÕES: ● A complexidade aumenta conforme N aumenta ● Para N baixo, o processador tende a ter melhor desempenho; ● Para N alto, a FPGA tende a ter melhor desempenho.

34. Timing REGISTRO DA ENTRADA DO STAGE 2 REGISTRO DA ENTRADA DO STAGE2 DELAY DE PROPAGAÇÃO LATÊNCIA CLOCK FREQ PROPAGAÇÃO

35. Timing 8x100Mhz 8x25Mhz

36. Timing 8x100Mhz 8x25Mhz

37. Nem todas as soluções de sistemas embarcados passam pela implementação em FPGA. Processamento paralelo, determinismo temporal e baixa latência são características das aplicações onde a FPGA é recomendada. QUANDO UTILIZAR UM FPGA?

38. FAÇAM PARTE DA NOSSA REDE… amandacomaz amanda.comaz@gmail.com zrmagal zr.magal@gmail.com

39. www.embarcados.com.br linkedin.com/embarcados @portalembarcados youtube/Embarcados TV OBRIGADO!

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