一種加速5G和AI開發(fā)的新型DSP設計架構

作者：LauroRizzatti

VSORA是一家法國巴黎的DSP設計工具公司，推出了一種高效5G寬帶新型設計架構，迅速從5G和AI的芯片開發(fā)中脫穎而出。近日，創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官KhaledMaalej和我談到了VSORA的多核數字信號處理(DSP)知識產權(IP)以及5G和AI應用程序的開發(fā)流程。

Maalej和vsora的創(chuàng)始人都來自巴黎的Dibcom(2013年被Parrot收購)，該公司為全球領先的低功耗移動電視和無線電接收芯片設計公司。在DiBcom期間，他們注意到高帶寬基帶系統(tǒng)的技術并沒有得到充分發(fā)展和提升。他們認為，由于非常不合理的開發(fā)流程上的缺陷，往往造成算法工程師和DSP開發(fā)人員之間形成一個耗時的反復推翻的因境，大大地拖延了研發(fā)周期。

Maalej解釋說算法工程師在MATLAB環(huán)境中設計一種算法。一旦他們相信他們的建模將提供了令人滿意的結果，他們就會固化算法，并將其交給DSP開發(fā)人員來實現(xiàn)。DSP小組將花費幾個月的時間對算法進行徹底的RTL設計驗證。

“在這個階段，就可能碰到麻煩”Maalej說。首先根據目標規(guī)格對DSP設計的總體性能即速度、面積和功耗進行測試，然后DSP開發(fā)人員將其交給寬帶系統(tǒng)工程師和嵌入式軟件開發(fā)人員，以便在寬帶系統(tǒng)設計中進行部署。當總體性能不符合規(guī)范時，研發(fā)流程則退回到算法工程師，由算法工程師必須對算法進行再次修正，重新與DSP硬件開發(fā)人員之間進行設計迭代。

其結果往往是推遲了寬帶設計的發(fā)布，增加了無法實現(xiàn)最優(yōu)化設計的風險。

Maalej指出：“DSP已經存在了幾十年，而這些缺陷還沒有在設計流程中得到有效解決?！蹦壳暗腄SP技術沒有提供足夠的處理能力去滿足現(xiàn)今高帶寬系統(tǒng)的需求，例如5G無線應用程序。設計者不得不在可編程DSP周圍添加DSP協(xié)處理器，通過增加硬件方式系統(tǒng)去實現(xiàn)算法。如果設計人員沒有在產品規(guī)化時為應用程序提供足夠的電力，或者功耗超過預計的設計值 ，則必須對其進行修改以滿足要求，通過迭代以增加處理能力和降低功耗。

VSORA通過基于多核信號處理器(MSP)的方法，改變DSP硬件設計方案來提供高效的處理能力并降低功耗，增加其可編程的靈活性。

Maalej確信“為了應對大數據的復雜算法，比如應對5G寬帶的設計要求，功耗的增加是肯定的” 。VSORA的MSP集成了一個信號管理器來處理硬件中的三維信號矩陣，使用高帶寬存儲器，以確保嵌入式算術邏輯單元(ALU)得到充分利用。此外，在單個時鐘周期中可執(zhí)行的大量指令加上對每個周期多條指令的支持，以此增加了MSP的處理能力和效率。

這個開發(fā)流程無需生成底層運算代碼，方法是將源代碼保持在由算法工程師創(chuàng)建的類似matlab語言的格式中。VSORA MSP開發(fā)流程自動將源代碼編譯為在MSP上運行的二進制格式。因此研發(fā)者可以輕松地評估算法的速度、面積和功耗。

因此，從算法工程師即可開始控制開發(fā)流程，充分展示最終產品的規(guī)格。系統(tǒng)成本優(yōu)化取決于所選擇的算法，在項目開始時即可進行評估。算法工程師可以分析不同算法帶來的成本，并根據需要重新調整或修改算法，從而簡化復雜系統(tǒng)的研發(fā)流程。

新的MSP開發(fā)流程可以將信號處理代碼和系統(tǒng)嵌入式軟件代碼混合到相同的文件中，供寬帶系統(tǒng)工程師和算法工程師交互討論，系統(tǒng)工程從算法設計開始即可介入項目，以此減少失誤和開發(fā)節(jié)點之間反復。

Maalej說：它類似于軟件開發(fā)流程。通過從開發(fā)流程中排除DSP硬件實現(xiàn)，并讓算法工程師完全控制流程，該流程與軟件流程相當相似，使其更快、更高效、更便宜。

“復雜的系統(tǒng)不能被集成到單一的核”他補充說。MSP允許算法工程師選擇每個任務的內核數和每個處理器的大小，決定每個核心的ALU數以及計算精度。

VSORA的DSP開發(fā)流程類似于軟件工程師使用的開發(fā)流程。

在問及將5G和AI應用程序集成到MSP的復雜系統(tǒng)有多困難時，Maalej說：“一般來說，算法工程師不熟悉技術最終應用場景。這就是我們簡化了開發(fā)流程并將系統(tǒng)工程從開始即介入的原因，允許他們以一種簡單的方式執(zhí)行實現(xiàn)。他們不需要改變他們的系統(tǒng)模擬去嘗試不同的硬件配置，或者改變內核的數量，例如，從三個到四個核。在VSORA設計流程中只需要用兩行簡單代碼中的一行即可進行硬件分配?！?/p>

新興的5G無線網絡具有大數據高速率、低延遲、低功耗、低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接的特點。因此，一個更高效的流程來支持DSP開發(fā)，以確保5G的成功是非常重要的。