《電子技術(shù)應(yīng)用》
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多核架構(gòu)已踏上征途引領(lǐng)DSP發(fā)展

2009-02-10
作者:來(lái)自:中電網(wǎng)

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???? 在滿(mǎn)足功耗要求的前提下,,增加處理器內(nèi)核來(lái)獲得系統(tǒng)性能的提升已經(jīng)成為計(jì)算和嵌入式處理器行業(yè)的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)做法。一場(chǎng)相似的演進(jìn)似乎正在不可避免的滲入到所有高性能的處理應(yīng)用,,DSP廠商正在試圖采納多核架構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的系統(tǒng)處理性能要求,。TI首席科學(xué)家方進(jìn)(GeneFrantz)在TI開(kāi)發(fā)商大會(huì)上就展望了未來(lái)DSP發(fā)展之路,。他指出,并行處理帶來(lái)了半導(dǎo)體性能的疾速提升,,未來(lái)IC產(chǎn)業(yè)通用性將變得極其重要,。面對(duì)未來(lái)創(chuàng)新應(yīng)用所帶來(lái)的高效嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),系統(tǒng)需要更多靈活可編程的DSP核,,并增加優(yōu)化的可編程的協(xié)處理器,。

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???TI日前發(fā)布了一款三核DSPTMS320C6474,該芯片在同一裸片上集成了三個(gè)1GHzC64x 內(nèi)核,,可以實(shí)現(xiàn)3GHz的DSP性能,,處理能力為24,000MMACS(16位)和48,000MMACS(8位)。該公司稱(chēng),,多核平臺(tái)最大的優(yōu)勢(shì)是體現(xiàn)在功耗和芯片面積上,。以C6474為例,與多芯片解決方案相比,,功耗降低了1/3,,板級(jí)空間則減少了2/3,而成本也比降低了2/3,。一個(gè)很明顯的比較就是,,與TI此前推出的單核1GHzDSPC6455相比,同樣是提供3GHz的處理能力,,三顆C6455的功耗約為15W,,而C6474的功耗則只有6W左右。多核的另一優(yōu)勢(shì)則體現(xiàn)在執(zhí)行效率方面,?!岸囝w內(nèi)核集成到單芯片上,片內(nèi)時(shí)鐘交換遠(yuǎn)比在一個(gè)單板上的多個(gè)DSP之間的級(jí)聯(lián)快的多,可以1/2主頻的速率進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,,因此,,帶來(lái)了更快的數(shù)據(jù)信號(hào)處理?!盩I中國(guó)區(qū)DSP業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理郝曉鵬表示,。除了在運(yùn)算速度方面優(yōu)勢(shì)盡顯之外,多核DSP內(nèi)部存儲(chǔ)空間也得以擴(kuò)展,。每個(gè)內(nèi)核除了有32KB的L1數(shù)據(jù)和的程序存儲(chǔ)空間之外,,C6474還提供了一個(gè)3M的L2存儲(chǔ)空間。并且3M內(nèi)存在每個(gè)核內(nèi)有兩種分區(qū)方式,,可以是1:1:1,,也可以是1.5M:1:0.5M,?!斑@完全取決于具體的應(yīng)用?!焙聲赠i說(shuō)道,。大存儲(chǔ)容量帶來(lái)的一個(gè)顯而易見(jiàn)的好處是DSP處理性能的迅速提高。多核DSP一個(gè)非常重要的性能就是并行計(jì)算能力,,但如果沒(méi)有足夠的片內(nèi)存儲(chǔ)空間來(lái)配合,,DSP就需要頻繁的進(jìn)行片外數(shù)據(jù),在這種情況下,,即使主頻達(dá)到1GHz甚至更高,,也無(wú)法提高運(yùn)算速度,處理性能也將大打折扣,。

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????飛思卡爾最近推出的一款多核DSP則是基于其e500PowerArchitecture內(nèi)核,。這款名為QorIQ平臺(tái)包括5款產(chǎn)品,最多集成了8個(gè)1.5GHze500mc內(nèi)核,。該公司表示,,多核是一項(xiàng)異常復(fù)雜的技術(shù),對(duì)功率,、成本和性能要求都受到嚴(yán)格限制的嵌入式領(lǐng)域來(lái)說(shuō)尤其如此,。并希望借此平臺(tái)來(lái)提高多核技術(shù)在市場(chǎng)上的采用及支持,并將把多核技術(shù)帶入一個(gè)嵌入式應(yīng)用數(shù)量更多,、更具多元化的時(shí)代,。“這種增長(zhǎng)也將改善整個(gè)多核生態(tài)系統(tǒng),?!?/FONT>

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????雖然多核在提升系統(tǒng)性能,降低功耗,、成本方面具有領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì),,但顯然,,并非集成的核越多越好。多核DSP仍然是面向那些可以很好的將任務(wù)分為幾部分的特定應(yīng)用,。在不久前舉辦的亞洲PowerArchitecture會(huì)議上,,飛思卡爾網(wǎng)絡(luò)和多媒體集團(tuán)戰(zhàn)略營(yíng)銷(xiāo)主管,Power.org市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)委員會(huì)主席FawziBehmann指出,,多核是一個(gè)發(fā)展方向,,但顯然并不是唯一的出路。多核需要面對(duì)工作任務(wù)的合理分配,,處理性能優(yōu)化,,并且與存儲(chǔ)器的互聯(lián),以及相關(guān)軟件算法的支持非常關(guān)鍵,?!熬湍壳暗陌l(fā)展而言,2-4個(gè)內(nèi)核產(chǎn)品不是飛思卡爾發(fā)展的重點(diǎn),?!?/FONT>

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????來(lái)自TI的觀點(diǎn)則是,需要集成幾個(gè)內(nèi)核完全取決于市場(chǎng)的需求,。盡管工藝技術(shù)在不斷演進(jìn),,但就單芯片的功耗及面積而言,處理性能無(wú)法繼續(xù)大幅提升,,而功耗卻隨著處理頻率的增加成倍增長(zhǎng),,這無(wú)疑會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。對(duì)于一些應(yīng)用來(lái)說(shuō),,需要多核的產(chǎn)品來(lái)解決上述難題,。這其中包括通信基礎(chǔ)設(shè)施的信號(hào)處理方面,需要多核來(lái)處理語(yǔ)音,、數(shù)據(jù),、多媒體等需求;另一個(gè)是對(duì)功能及圖像處理復(fù)雜度要求高的設(shè)施,,實(shí)現(xiàn)視頻偵測(cè),,視覺(jué)成像,醫(yī)療成像,;第三則是在高性能,、高強(qiáng)度的終端設(shè)備,包括核磁共振,、CT,、彩超等;第四,是需要實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)通信的應(yīng)用,,大量的數(shù)據(jù)需要在極短的時(shí)間內(nèi)完成信號(hào)處理分析,,并送至控制臺(tái)?!斑€有很多新興應(yīng)用,,甚至一些我們現(xiàn)在都很難說(shuō)清楚的應(yīng)用,對(duì)信號(hào)處理帶來(lái)了極高的要求,?!焙聲赠i說(shuō)道?!拌b于從客戶(hù)方面獲取的信息,,我們目前推出了3核而不是其它幾核的DSP產(chǎn)品?!?/FONT>

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????ADI也已經(jīng)推出了雙核的DSP產(chǎn)品BF561,。該公司DSP市場(chǎng)經(jīng)理陸磊表示,未來(lái)還將推出多核產(chǎn)品,。但ADI通用DSP及移動(dòng)處理器產(chǎn)品線總監(jiān)MauryWood也同時(shí)表示,,最多4核,,已經(jīng)足夠應(yīng)付現(xiàn)階段的應(yīng)用,。

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????與此同時(shí),多核DSP的開(kāi)發(fā)環(huán)境與單核產(chǎn)品的巨大差異,,使得如何發(fā)揮多核DSP全部的效能成為設(shè)計(jì)人員面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn),。“編譯器在這個(gè)時(shí)候顯得意義非凡,,不同DSP核之間的任務(wù)加載,,如何持續(xù)配合、匹配不同的線程等這些工作都是由編譯器來(lái)完成的,?!焙聲赠i補(bǔ)充說(shuō)道?!岸嗪水a(chǎn)品的定義,,有時(shí)候甚至是與我們主要的客戶(hù)一起來(lái)完成的。需要考慮很多因素,。單芯片能承受的功耗,,針對(duì)特定應(yīng)用單芯片的處理能力,以及多增加一個(gè)核帶來(lái)的處理能力的提升是否要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其所帶來(lái)的功耗方面的影響,。同時(shí),,多核DSP的可編程性和升級(jí)維護(hù)都是廠商需要考慮的。”

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