數(shù)字化應(yīng)用中的多核DSP（下）

3、主流多核DSP介紹

（1）同構(gòu)多核DSP

這類多核DSP內(nèi)部集成了若干個結(jié)構(gòu)對等的DSP核，不存在其他處理器核。

A、AD公司Blackfin系列

AD公司Blackfin系列采用雙Blackfin內(nèi)核（每個內(nèi)核性能高達756MHz/1512 MMAC，總和達到3024 MMAC），適用於要求苛刻的數(shù)字成像和消費類多媒體應(yīng)用；其328KByte的大片上存儲器可以用作每個內(nèi)核單獨的L1存儲器系統(tǒng)，以及共用的L2存儲器空間。


該處理器采用類RISC的寄存器和指令模式，易於編程和編譯優(yōu)化，同時具有先進的跟蹤、調(diào)試和性能監(jiān)測方式。Blackfin內(nèi)核采用動態(tài)功耗管理技術(shù)，可以改變電壓和頻率，從而為便攜式應(yīng)用提供更長的待機時間，面向應(yīng)用的外設(shè)提供了與多種音頻/視頻轉(zhuǎn)換器和通用ADC/DAC的無縫連接。

Blackfin系列的主要應(yīng)用包括∶數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、便攜式媒體播放機、數(shù)字視頻錄像機、機頂盒、消費類多媒體、汽車可視系統(tǒng)、寬帶無線系統(tǒng)。

B、TI公司TMS320VC5441

TI公司的TMS320VC5441浮點DSP內(nèi)部集成了4個C54x核，每個核具有192KB的局部存儲器、3個多通道緩沖串口、DMA、定時器等部件。每個子系統(tǒng)都具有獨立的程式和數(shù)據(jù)空間，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。該DSP采用了很多并行訪存指令，可以在一拍內(nèi)完成2讀1寫操作，從而大大提高了并行性。片內(nèi)共用512KB的程式存儲器。圖4給出了該DSP的組成結(jié)構(gòu)。


C、飛思卡爾MSC8144

飛思卡爾半導(dǎo)體第三代多核DSP――MSC8144基於下一代SC3400 StarCore技術(shù)。這款DSP面向下一代有線和無線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用，提供語音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)，并帶
來領(lǐng)先的性能和低系統(tǒng)成本以及顯著提高的通道密度。


MSC8144將4個頻率為1GHz的StarCore DSP內(nèi)核相集成，提供業(yè)界最高的千兆赫茲級性能，相當於1個4GHz單核DSP。它在單個產(chǎn)品中集成業(yè)界最高的10.5MB嵌入式存儲器，實際上降低了對附加外部存儲器的需求，同時保持具有競爭力的成本和每通道功耗。

MSC8144 DSP基於具有更深流水線的增強型SC3400 DSP內(nèi)核，該內(nèi)核能夠提供很高的時鐘速率，并增加了新的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）指令，提供精確的異常和分支預(yù)測。SC3400內(nèi)核還支持適用於維特比（Viterbi）和視頻演算法的經(jīng)過改進的專用指令，每個內(nèi)核周圍都有高效的16KB指令緩存、32KB數(shù)據(jù)緩存，以及用於存儲和任務(wù)保護的MMU（存儲管理單元），使用戶能夠開發(fā)強大的軟件。

飛思卡爾的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境（IDE）包括高級優(yōu)化C/C++編譯程式、整合工具、周期和指令精確模擬器、設(shè)備驅(qū)動和操作系統(tǒng)。該工具箱還帶有一整套硬體開發(fā)平臺和參考板設(shè)計。同時，OEM還可以注冊購買飛思卡爾及其第三方生態(tài)系統(tǒng)合作夥伴的優(yōu)化多媒體編解碼器和軟件框架。

MSC8144 DSP的主要特性包括∶2個千兆乙太網(wǎng)介面，支援SGMII和RGMII，另外還有16位元UTOPIA介面，支援ATM；QUICC Engine技術(shù)實施了雙RISC內(nèi)核，可以降低DSP內(nèi)核的通信任務(wù)負荷，從而增強整體系統(tǒng)性能；4X/1X Serial RapidIO介面，提供高吞吐量和強大數(shù)據(jù)包傳輸；2048 TDM DS-0通道，處理與PSTN網(wǎng)絡(luò)的連接；10.5M內(nèi)部存儲器，提供業(yè)界最大的嵌入式存儲器；高級DDR-I/II控制器，提供連接高速行業(yè)標準存儲器的介面；66MHz的32位元PCI總線介面，提供更多的高速連接。

在有線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用方面，MSC8144提供了運營商級中繼、企業(yè)VoIP媒體網(wǎng)關(guān)、視頻會議服務(wù)器等眾多應(yīng)用的DSP解決方案。另外，MSC8144提供的無線應(yīng)用包括∶無線語音代碼轉(zhuǎn)碼，IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）網(wǎng)關(guān)，視頻多點會議，3G、Super 3G和WiMax基站的基帶卡以及無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）中的第2層處理。

（2）異構(gòu)多核DSP

異構(gòu)多核DSP是最常見的一類多核DSP，其中既包含DSP核，又包含用於控制的MCU（微控制器）核，從而充分發(fā)揮DSP的處理速度和MCU的控制功能。

A、TI公司SMJ320C80

TI公司的SMJ320C80是世界上第一個單晶片并行MIMD（多指令多數(shù)據(jù)）DSP。其中集成了一個性能為100MFLOPS的32位RISC浮點CPU核、4個32位并行處理DSP、一個傳輸控制器（TC）、一個視頻控制器（VC）。所有的處理器通過Crossbar進行耦合，共用50KB的片上RAM，每秒可以完成20億次運算。該處理器主要面向軍用領(lǐng)域。

TI公司的OMAP處理器是這類DSP的典型代表。圖6給出了最新推出的OMAP2420的組成結(jié)構(gòu)。該處理器采用90nm工藝，集成了主頻為330MHz的ARM1136核、TMS320C55x DSP核、2D/3D圖形加速器、圖像與視頻加速器、共用存儲控制器/DMA等，能夠?qū)崿F(xiàn)30幀每秒VGA解析度的全動態(tài)視頻編解碼。


B、Cradle公司CT3616

Cradle公司是DSP領(lǐng)域的後起之秀，其高性能CT3616處理器內(nèi)部集成了16個DSP核與8個GPP（通用處理器）核，主頻375MHz，能夠進行16路MPEG4 [emailprotected]編碼，最高DSP性能達到96G MAC運算。可編程I/O是該處理器的另外一大特色，共有144個可編程的I/O引腳，允許用戶自定義介面。該處理器集成的DDR DRAM介面可以掛接333MHz的DDR存儲器。全晶片的功耗僅僅為4.5W，可以應(yīng)用於音頻/視頻編碼、多路監(jiān)控、系統(tǒng)控制等領(lǐng)域。

審核編輯 黃宇