单排列或拼凑,仍然面临着许多体系结构设计方面的挑战。其中最主要的挑战就是如何为多核DSP 设计一种数据带宽高、扩展性好、结构灵活、易于编程的数据存储通路,解决多核DSP访存延迟长、数据带宽不足、扩展性较差等问题,满足多核DSP更高的数据吞吐能力需求,提高访存与计算的并行性。
在TI公布的无线基础设施的多核DSP中,已经有一款6核方案,在未来25年可能一个DSP芯片将集成百个处理器。TI本身于2007年年初推出了用于通信的多核DSP———TNETV3020,其主要用于高密度核心网络,采用6个DSP 内核、1个开关矩阵和多种串行I/O通道,允许设计师针对通道格式转换等任务对设计进行配置。同样,音频处理也需要对多任务实现高性能处理,对此,飞思卡尔新款Symphony DSP56724 和DSP56725 DSP采用了一种双核架构,允许开发人员分割处理任务,同时复用现有的代码。用于视频或混合音频与视频处理的多核DSP也已出现,例如Cradle Technologies 公司的CT3616,Gennum 公司的Voyageur 以及CirrusLogic 公司的音频用多核DSP。
4.4 可编程化
可编程DSP给生产厂商提供了很大的灵活性。生产厂商可在同一个DSP平台上开发出各种不同型号的系列产品,以满足不同用户的需求。同时,可编程DSP也为广大用户提供了易于升级的良好途径。人们已经发现,许多微控制器能做的事情,使用可编程DSP将做得更好更便宜。例如冰箱、洗衣机,这些原来装有微控制器的家电如今已换成可编程DSP来进行大功率电机控制。
由于成本和功耗原因,在特别大量的应用中,通常都有可编程DSP,如手机。在很多应用中,系统厂商需要决定采用哪条路线实现大批量生产,例如目前的MP3播放器有基于ARM、DSP或ASIC三种不同的方法,它们通过不同的路线实现低成本和低功耗。总的来说,由于产品生命周期越来越短,设计师倾向于将越来越多的功能通过软件实现。”
TI公司的C64x系列以优越内核与外设集而提供最高水平的性能。该新型芯片由TI 的eXpressDSP软件及开发工具支持,其中包括一套具有业界领先C 编译程序的开发工具———Code Composer Studio (CCStudio)。CPU、系统架构及C编译器工具的完美结合能够保持系统性能的全面性,同时缩短开发时间。开发人员还可利用由TI提供的目标软件组件,其中包括高度优化的可扩展DSP/BIOS
实时内核、DSP功能库、600多种第三方算法,以及可使开发人员消除大部分最初低水平设计决策的eXpressDSP参考框架。
4.5 定点DSP
自十多年前浮点数字信号处理器(DSP)诞生以来,便为实时信号处理提供了算术上更为先进的备选方案。从理论上讲,虽然浮点DSP的动态范围比定点DSP大,且更适合于DSP的应用场合,但定点运算的DSP 器件的成本较低,对存储器的要求也较低,而且耗电较省。因此,定点运算的可编程DSP器件仍是市场上的主流产品。据统计,目前销售的DSP器件中的80%以上属于16位定点可编程DSP器件,预计今后的比重将逐渐增大。 五、DSP选用的注意事项
选择合适的DSP 器件对产品设计周期的各个方面具有重要影响。应重点考虑以下因素。
5.1 DSP芯片的运算
(1)指令周期:即执行1条指令所需的时间, 通常以ns为单位。(2)MAC时间:即1次乘法加上1次加法的时间。大部分DSP芯片可在1个指令周期内完成一次乘法和加法操作。(3)FFT执行时间: 即运行1个N点FFT程序所需的时间。(4)MIPS:即每秒执行百万条指令。(5)MOPS:即每秒执行百万次操作。(6)MFLOPS:即每秒执行百万次浮点操作。(7)BOPS:即每秒执行十亿次操作。 5.2 DSP芯片的运算精度
一般的定点DSP芯片的字长为16位。浮点处理器能够以数字值处理庞大的变量而依然提供极其精确的结果,且C语言编程调试方便,但是价钱较贵。定点处理器价格便宜,功耗低,占用硅资源比较少,但动态变化范围比较小。 5.3 DSP的硬件资源
不同的DSP芯片所提供的硬件资源是不相同的,即使是同一系列的DSP芯片,系列中不同DSP芯片也具有不同的内部硬件资源,可以适应不同的需要。 5.4 软件的可实现性
浮点型DSP比定点型DSP较易实现编程,在进行产品开发时,如果产品的开发周期很短, 在选择芯片时浮点型优于定点型。如果有功能强大的开发工具的支持,如C语言支持,则开发的时间就会大大缩短。所以,在选择DSP芯片的同时必
须注意其开发工具的支持情况。
结束语
本文介绍了DSP芯片的基本特点以及主要的DSP生产厂家,列出了一些DSP在通信领域的主要应用,并在此基础上分析了未来DSP芯片的发展趋势。通信领域是DSP芯片应用的重要领域, 但绝对不是唯一的领域,随着现代各学科专业的不断触合发展,人们对自动化要求的不断提高,DSP必将融入我们的生活。DSP的迅猛发展已经为通信领域带来了巨大的变革,未来的通信必将越来越依赖数字信号处理技术的发展。DSP技术将在通信系统中发挥越来越重要的作用。