Hohe Datenraten bei niedrigem Takt mit FPGA

Gast #4126171
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Hallo alle miteinander,

mir kam grade die Frage in den Kopf, wie es eigentlich möglich ist, dass 
in der optischen Nachrichtentechnik Datenraten von mehreren GSamples/s 
möglich sind, wenn doch die FPGAs die die DSV machen, nur im MHz-Bereich 
getaktet werden.
So ein FPGA kann ja vieles parallel machen. Bekommt der quasi parallel 
mehrere Eingangswerte, macht die DSV und gibt mehre Ausgangswerte 
parallel aus, welche dann von einem schneller getaktetem Multiplexer 
seriellisiert werden?

Würde mich freuen wenn jemand dazu vielleicht passende Literatur oder 
eine Erklärung hätte.

Beste Grüße,

Icke wa?!
Gast #4127000
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Für serielle Datenübertragung gibts in den FPGAs extra Transceiver.

Icke_Wa schrieb:
> Was genau ist ein SerDes?
> Euren Aussagen entnehme ich mal, dass meine Annahme stimmt ja?
> Paralleles beackern der Samples mit externen Multiplexern führt zu
> Datenraten von z.B. 32GSamples/s ja?

nicht immer extern. Viele FPGAs haben intern Hochgeschwindigkeits 
Serielle Transceiver verbaut, die seriell viele Gigabit/s pro 
Leitungspaar übertragen können. In der Userlogik wird dann parallel 
weitergearbeitet.
Persönliche Seite #4128726
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Icke_Wa schrieb:
> Bekommt der quasi parallel
> mehrere Eingangswerte, macht die DSV und gibt mehre Ausgangswerte
> parallel aus,

Sicher bekommt der mehrere Eingangswerte, im Extremfall zu dem 
Taktzeitpunkt einen auf jedem Eingangs-Pin, dasselbe gilt für den 
Ausgang.

Damit lässt sich schon einmal die maximale IO-Bandbreite eines FPGA 
berechnen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in oder um IO-Zellen herum 
oft spezielle, nicht universelle Hardware sitzt, die besonders hohe 
Bandbreiten kann. Damit kommt man auf jeder Leitung derzeit schon über 
10 Gsps. Das wird für DDR-RAM-Anbindung, PCIe-Busse und serielle 
Übertragung genutzt. Diese Daten müssen aber wie schcon erwähnt zur 
internen Verwendung teilweise wieder "ge-SERDES-t" werden, wenn man so 
sagen will.

Interne Taktfrequenzen liegen eher bei 300MHz und darunter. Trotzdem 
liegt die interne Bandbreite oft nochmals deutlich höher, wegen der 
Verzweigung der Datenpfade und der Nutzung von schnellen RAMs. Wenn 
jedes FF im FPGA zu jedem Zeitpunkt arbeitet, kommt man sehr schnell auf 
x Terra-Bits/s.

Solche Systeme lassen sich auch nicht mehr mit DSPs vergleichen oder gar 
durch sie ersetzen. In einer Audio-Gruppe gab es dazu kürzlich eine 
interessante Berechnung, wozu man bei Equalizern überhaupt FPGAs 
einsetzen sollte: Mein komplett aus FIR-Filtern aufgebauter Multi Band 
Compressor läuft 3Tsps und bräuchte auf einem DSP 60Mia Operationen die 
Sekunde.

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