Meine Frage dreht sich um die maximale Datenrate, die ich mit einem FPGA speichern kann, um einen Sacnner für schnelle Daten zu haben. Gespeichert werden Prozessorzugriffe mit ADR+DAT+STROBES = 44 Bits. Der Prozessor arbeitet mit 156.25 MHz. Wieviele Zugriffe kann ich speichern (angenommen der FPGA ist schnell genug, wovon ich ausgehe)? Aus dem Artix Family Sheet ersehe ich für den 200er Chip 720 RAMs, welche "16Kb" haben. In der 32Kb-Spalte stehen die Hälfte. Ich weiß, dass das alternativ ist, weil die Bitszahl konstant ist. Wozu die Angabe dient, ist mir nicht klar. Sicher kann ich auch 64Kb verdrahten und habe 1/4? Wenn ich das "distributed RAM" zur Seite lasse, erhalte ich 16384 x 720 = 11Mbit. Oder sind es 16000? Oder sind es 18Bit-RAMs? Egal, da ich ganzzahlig denke, teile ich durch 3 RAMs = 48Bit und bekomme: 240ksamples. Kommt das hin oder ist da ein Fehler? Bei der Taktrate sehe ich also nur 1,5ms, auch wenn ich die Bits gut zusammenpacke. Gibt es eine Möglichkeit, das ohne externes RAM zu steigern? Ich denke über eine Kompression nach. Geplant ist momentan nur, im Fall geänderter Bits überhaupt etwas zu speichern. Dann verlöhre ich nur noch etwas für einen Zeitstempel. Z.B. brauche ich dann 64Bit. Welche weiteren Ideen sind denkbar? Ich kann z.B. nicht so recht nachvollziehen, woher die hohe Rechenleistung bei FPGAs kommt, wenn man nicht soviel speichern kann. Wird das alles in den LUT-Zellen gespeichert? Wieviel habe ich da? Gibt es da noch einen Trick, den ich übersehen habe?
Lies das: https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug473_7Series_Memory_Resources.pdf
C. A. Rotwang schrieb: > Lies das: > https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug473_7Series_Memory_Resources.pdf Nein! Bitte fasse es mir zusammen bzw antworte auf die Fragen oben!
Michl schrieb: > 16384 x 720 > = 11Mbit. Oder sind es 16000? Oder sind es 18Bit-RAMs? Die Bezeichnungen sind da manchmal etwas unglücklich. Xilinx spricht einmal von einem 16kb-RAM und im anderen guide von KB18 und KB36. Es sind 18 Bits. Nutzen kannst du sie aber nur, wenn du geschickt sortierst. Effektiv wäre dann z.B. 18x3. Michl schrieb: > Wozu die Angabe > dient, ist mir nicht klar. Sicher kann ich auch 64Kb verdrahten und habe > 1/4? Von der Summe der Speicherzellen hast du recht. Je mehr du in einem Wort zusammenfasst, desto weniger von denen hast du. Bei 4 RAMs auch gerne 32er MODE mit 72Bits. Ausdrücklich auszuwählen braucht man das aber nicht. Die Synthese wählt das selber aus. Es gibt nur eine Besonderheit mit der Einteilung bei gleichzeitigem Zugriff, die man im Hintzerkopf haben sollte: In der 16er-Konfiguration können beide eines 32ers unabhängig von einander verwendet werden. Es wären also wirklich >700 unabhängige kleine Speicher. Die Synthese sagt dir aber schon, wieivle sie verbrutzelt hat. Die Gleichzeitigkeit des Zugriffs beantwortet auch die Frage nach der Leistungsfähigkeit eines FPGAs: Rechne dir mal aus, was an Bandbreite herauskommt, wenn eine Recheneinheit alle RAMs mit voller Taktfrequenz und Dual-Port-Funktion benutzt. Das sind Terrabits pro Sekunde! Ich habe das für meinen Synthie mal ausgerechnet, der wirklich alle RAMs mit jedem Takt über 2/3 Seiten zugreift. Für den 100er Artix sind das 2500Gbps. Das entspricht der Bandbreite von >10 aktuellen DDR3-Controllern. Will man die gleichen Rechnungen mit einem PC machen und speichert alles in Variablen weg, bräuchte man (hin- und her) mindestens 20 PCs. Die gleiche Rechnung kann man für die Speicherung von Zwischenergebnissen machen, die in Registern stehen. Wenn man die 100.000 FFs mit voller Rate fährt, braucht es sogar noch eine Größenordnung mehr an Bandbreite nach aussen, damit ein Prozessor Daten holen und speichern kann. Selbst wenn er sich 90% der Arbeit wegspart und jeweils ohne zu speichern in Registern weiterrechnet, gibt das nochmals mindesten einen so großen Speicherbedarf, wie oben vorgerechnet. Macht also 40-50PCs um die gleichen Mengen an Daten zu bewegen. Vergleicht man jetzt noch das, was der FPGA mit seiner Kombinatorik rechnen kann (die FFs werden ja von etwas gespeist), dann kommt man auf die Rechenbandbreite. Für den erwähnten Synthie sind das um die 3500 Multiplikationen, Additionen und Vergleiche bei 200MHz. Ein PC-Prozessor kann manches in einem Schritt, hat bis zu 8 Cores aktiv und schafft 4MHz. Trotzdem wären es auch wieder 20 Stück, wenn es optimal liefe und er nichts anderes täte. Real zusammen mit den Speicherzugriffen und Verwaltung der Rechnereien sind es auch etwa 50 PCs. Bei 50% Speichern und Rechnen, als 100 Prozzis. Ein voll ausgelasteter Artix 200 (dreifache Zahl der RAMs) ersetzt bei rudimentärer Signalverarbeitung 250 ... 300 gut ausgelastete PC-Prozessoren. Da der FPGA andererseits durchschnittlich auf 16 ... 48 Bit arbeitet, kann man 64Bit-Systemen wieder einen Faktor 2 gutschreiben. Da PCs auch noch weitere Funktionen haben, wie RS232, Grafik, PCI, USB und es letztlich nicht gelingt, den FPGA bei allen Resourcen zu erschöpfen, geht das aus Systemsicht nochmals runter.
Michl schrieb: > Ich kann z.B. nicht so recht nachvollziehen, woher die hohe > Rechenleistung bei FPGAs kommt Wie, das kannst du nicht nachvollziehen? Du hast in diesem von dir ausgewähltem FPGA 360 Blockrams mit 2*36 Bit Interface.. Mal zum Vergleich mit aktuellen High-End Graphikkarten mit HBM(=schneller gehts nicht): Radeon VII: Schnittstelle: 4.096 Bit Taktrate: 1000 MHz (DDR) Bandbreite: 1,0 Terabyte/s Latenz ------- Artix 7 200: Schnittstelle: 25920 Bit Taktrate: 509Mhz (höchster Speedgrade) Bandbreite: 1,6 Terabyte/s Und da sprechend wir noch nichtmal von Latenz, minimalen Burstgrößen usw., wo Blockram immer im Vorteil ist. Wenn du Spaß hast, dann kannst du ja mal die Bandbreite für die LUTs ausrechnen, da wird einem sicher schwindelig. Du siehst: selbst so ein "Lowcost" FPGA ist schneller als jede verfügbare Standardhardware im PC. Klar ist davon wenig Speicher vorhanden. Kein Wunder, der ist so schnell das er halt teuer ist. Frag mal Intel warum die in ihrem schnellsten Prozessor nur läppische 512Kbyte Level 1 Cache einbauen. An die alten Hasen: mir ist klar das eine Taktrate von 509 Mhz am Blockram nicht realistisch zu erreichen ist, jedoch handelt es sich in beiden Fälllen um Datenblattwerte, von daher ist es sicher fair.
Es handelt sich wohl um externe Daten, damit sind obige Datenratten völlig fürs Klo, weil der Flaschenhals FPGA-IO's nicht in Betracht gezogen wird. Was der TO anfragt ist wohl ein aufgebohrter Bithound https://bastli.ethz.ch/index.php?page=bithound
C. A. Rotwang schrieb: > Datenratten völlig fürs Klo Bitte keine Ratten im Klo! Das Schöne ist: man braucht damit nicht mal 0.1% der zur Verfügung stehenden Bandbreite. Den Rest kann man z.b. benutzen um noch Zig weitere Prozessoren einzubauen, die mit 156 Mhz takten. Die können dann parallel verschiedene Kompressionsalgorithmen auf den Daten testen und die effizienteste Variante wird benutzt, damit man mit dem bischen Speicher auskommt.* Alternativ kann man auch einfach ein (S)(D)DRam anschließen, wie es halt sonst auch gemacht wird wenn viele Daten anfallen. * muss man Ironie hier kennzeichnen?
Jürgen S. schrieb: > Real zusammen mit den Speicherzugriffen und Verwaltung der Rechnereien > sind es auch etwa 50 PCs. Bei 50% Speichern und Rechnen, als 100 > Prozzis. Der Witz bei deiner Rechnung ist ja, dass man im Gegensatz dazu für einen "modernen" PC inkl. Graka sicherlich duzende grössere Artixe für eine Nachbildung braucht, die Taktrate noch nicht berücksichtigt. D.h. um ein Artix per simulierten PC auf Artixbasis zu simulieren sind sicherlich 100te FPGAs nötig.
Sigi schrieb: > Der Witz bei deiner Rechnung ist ja, dass man im Gegensatz > dazu für einen "modernen" PC inkl. Graka Wenn du eine komplette Graka mit ihren dedizierten Funktionen nachbilden willst, ganz sicher. Für allgemeine Rechnung ist das nicht so eindeutig: Graka können nur einen sehr schmalen Ausschnitt der möglichen Berechnungen, die wir so industriell benötigen, so hocheffektiv leisten. Rendering ist das in erster- und parallele Rechnung mit wenigen, sich selten ändernden Parametern in zweiter Linie. Typische Rechnungen erfordern ein häufigeres Umladen und Abholen der Ergebnisse und da kommt die limitierte Bandbreite ins Spiel. Nicht die zum RAM, sondern die zum Zielsystem. Grafikkarten bekommen im Vergleich wenige Parameter und rechnen damit sehr viel, daher muss man genauer hinsehen, was da passiert: Ich verfolge das Thema seit über 10 Jahren und habe an unterschiedlichen Stellen Vergleiche und Performance-Tests dazu gesehen und mit durchgeführt. Da verliert eine Graka sehr oft eben wegen suboptimaler Optionen des Datenaustauschs. Ein aktuelles Beispiel sind neuronale Netze, die sich in FPGAs in begrenztem Umfang durchaus in 3D oder sogar 4D vernetzen lassen und Graka um gleich mehrere Größenordnungen schlagen, weil die Strukturen dafür fehlen. Was sich anböte, ist die Nutzung von Grafikspeicher im Verbund mit FPGAs, bei entsprechend breiter Anbindung, statt das DDRx-Technik mit wenigen Leitungen und begrenztem Durchsatz.
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