軍事應(yīng)用中的多核DSP
出處:tyw 發(fā)布于:2012-09-25 10:05:45
隨著無人機(jī)(UAV)、聲納、雷達(dá)、信號(hào)情報(bào)(SIGINT)以及軟件定義無線電(SDR) 等波形密集型應(yīng)用中的信號(hào)處理需求不斷攀升,多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)內(nèi)核的使用已成為重要的實(shí)現(xiàn)手段。多核功能與不斷豐富的IP內(nèi)核及開發(fā)工具相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的系統(tǒng)架構(gòu)。所有這些應(yīng)用都需要多核DSP來滿足關(guān)鍵任務(wù)行業(yè)的各種需求,其中包括更強(qiáng)大的功能性(更快的處理速度)、更精細(xì)的分辨率以及更高的。過去,處理器性能的改善是通過工藝節(jié)點(diǎn)升級(jí)及提高運(yùn)行時(shí)鐘頻率來實(shí)現(xiàn)的。然而,發(fā)展小型工藝節(jié)點(diǎn)和提高時(shí)鐘頻率并不是提高性能的低功耗捷徑。在單個(gè)裸片中集成多核的這個(gè)方法可在更低的時(shí)鐘頻率及功耗下實(shí)現(xiàn)所需的高性能。
多核DSP以片上系統(tǒng)(SoC)形式設(shè)計(jì),包含網(wǎng)絡(luò)協(xié)處理器、安全加速器或FFT加速器等功能。為了滿足軍事應(yīng)用的性能與成本需求,多核DSP應(yīng):
1.支持混合執(zhí)行引擎(內(nèi)核)、矢量信號(hào)處理(VSP)以及更少的指令集計(jì)算(RISC);
2.提供全面的多核優(yōu)勢(shì),實(shí)現(xiàn)器件提供的全部功能;
3.由一系列器件組成,支持縮放與重復(fù)使用。
當(dāng)前的多核器件或采用同質(zhì)內(nèi)核,即所有處理內(nèi)核都是相同的;或采用異質(zhì)內(nèi)核,即器件由不同類型的內(nèi)核組成。幾乎所有應(yīng)用都需要混合搭配的處理功能來滿足行業(yè)需求。從開發(fā)人員角度看,重點(diǎn)是支持同質(zhì)內(nèi)核,因?yàn)楫愘|(zhì)系統(tǒng)架構(gòu)可通過同質(zhì)器件創(chuàng)建。反之,如果不犧牲性能就很難實(shí)現(xiàn)。圖1(下圖)是作為異質(zhì)多核架構(gòu)實(shí)例的德州儀器 (TI) KeyStone多核架構(gòu)。

圖1:德州儀器KeyStone多核架構(gòu)
多核DSP支持的并行處理功能可為要求嚴(yán)格的軍事應(yīng)用提供重要功能。雷達(dá)要求更快的FFT響應(yīng)時(shí)間,根據(jù)FFT要求,開發(fā)人員可使用器件中的所有內(nèi)核或部分內(nèi)核滿足FFT的實(shí)施需求。如果FFT的性能使用部分內(nèi)核即可實(shí)現(xiàn),其它DSP內(nèi)核則可執(zhí)行系統(tǒng)中的信號(hào)預(yù)處理或后處理,或者其它任務(wù)。圖2所示即為并行FFT示例。采用可充分發(fā)揮多核優(yōu)勢(shì)的軟件工具可為正在進(jìn)行的設(shè)計(jì)判定內(nèi)核配置(內(nèi)核數(shù)量)。這樣開發(fā)人員就可高度靈活地滿足多重應(yīng)用需求。

圖2:4 DSP并行FFT實(shí)施
多核DSP目前正處于快速發(fā)展階段。德州儀器等半導(dǎo)體公司提供的多核DSP采用通用架構(gòu),不但可幫助開發(fā)人員重復(fù)使用軟件,而且還可為設(shè)備制造商節(jié)省開發(fā)時(shí)間。多核DSP正在成為聲納、雷達(dá)、SIGINT以及SDR應(yīng)用的主要差異化因素,并正在為當(dāng)前及未來信號(hào)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)令人振奮的全新系統(tǒng)開發(fā)。
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