發布日期：2022-07-14 點擊率：47
目前,中國的消費電子和通信網絡產品市場正在快速發展,SoC正成為IC設計初創企業的市場切入點。目前研發人員在進行SoC設計時,一般采用三種方法,其一是基于標準微處理器內核進行設計；其二采用定制ASIC的設計方法；其三是選擇可配置處理器內核進行設計。相較于前兩種方法,可配置處理器內核最大的優勢在于具有強大的可編程能力,可針對特定應用優化處理邏輯,即使在開發后期也可靈活更改功能以滿足最新設計要求。
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相對于硬線系統,可編程和可配置處理器具有顯著的優勢,能適于多種不同的應用,只需稍加編譯和重新配置就可生成一系列特殊應用處理器。可配置處理器技術正成為復雜SoC設計的一種發展趨勢。與其他處理器相比,可配置處理器具有極大的可編程性,可以大幅縮短設計時間,并提升設計性能。
在處理器領域,許多公司都在強調可配置處理器的高性能、低功耗優勢。但是“如果在性能、功耗或芯片面積上已經存在巨額管理費用,那么該優勢還是不太可成為凈增益點。”北京音視潮公司(Improv System)總裁兼首席執行官Victor Berman在接受《電子工程專輯》專訪時指出。這家從事可配置DSP IP設計已達10年之久的公司通過定制處理單元、定制指令等方法,針對具體應用提供高性能、低功耗的解決方案。Victor表示,與競爭方案相比,音視潮產品的優勢在于:高性能；可編程性；可配置性,設計人員可以添加自定義指令和軟件來進一步提升性能,降低功耗；可擴展性,可復用的軟件能夠映射到不同配置的處理器核中,從而實現不同檔次產品的設計差異化。總體而言,就是借助可配置IP靈活可變性及可復用的平臺能大大降低總的生產成本。
可配置IP要滿足設計人員和制造商的需求就必須能夠有效地融入SoC設計鏈中。Victor強調,可配置IP至少應該具有以下特性:1.高效的軟件開發方法；2.高效的自動化驗證方法；3.具有高效的方法進行快速集成；4.在硬連線的成本和性能方面具競爭優勢；5.可自動配置系列解決方案。
傳統解決方案很難滿足以上對IP核的多重要求,Victor介紹道,音視潮的方案采用了VLIW的體系結構,在單一可配置平臺上就可實現并行操作。根據所需處理器的吞吐量,并行操作能將時鐘頻率減少到最低值,這必然也就降低了系統功耗。而軟件開發則由功能強大且優化的編譯器以及測試分析工具組等手段共同控制。該分析工具能提供系統級、模塊級和門級的反饋,從而能使處理器的吞吐量達到最佳狀態并減少門和內存的使用率。“我們的解決方案能根據數據流的算法提供高性能運算,應用領域涵蓋圖像處理、音頻、視頻、語音加密、調制、衛星通信等。”Victor介紹說。
如何選擇合適的DSP核進行SoC設計是個復雜且至關重要的問題。除了潛在的硬件技術因素外,保證穩健的開發環境也很關鍵,開發環境必須易于使用,并能輕松實現與芯片總設計流程的協同操作。此外,采用合適的軟件和接口模塊也很重要。
為了在系統設計中更有效地利用可配置IP,并減少IP對性能的影響,IP的集成必須盡量簡單,而且要易于進行正確性和吞吐量驗證。如果是用于商業系統的IP,還必須提供與常用總線架構及外圍控制器的接口。在典型的數據驅動應用中,媒體和圖像處理、設備的性能和功耗等都受控于內存訪問的效率,因此片上和片外存儲的接口更為重要。
針對上述要求,音視潮的Jazz體系結構提供了一系列集成模塊iBlock,這些模塊都是預先設計并經過驗證的,能夠與常用的總線和存儲控制器相配合,因而設計人員基本上無需進行重新設計就能很容易地將IP內嵌到自己的SoC設計中。
目前,音視潮提供三個系列的預配置解決方案或平臺:面向通用DSP的Jazz DSP解決方案; 面向VoIP應用的Jazz Voice解決方案; 面向音頻、視頻及圖像壓縮等多媒體處理應用的Jazz Media解決方案。這些解決方案中都包含了具有穩健性的軟件模塊庫和一組基準開發工具,上述平臺都可以通過音視潮的Jazz Composer工具套件實現定制操作。
Jazz DSP是一種易于重構的多處理器體系結構,適合消費電子、多媒體處理及移動通訊等應用。Jazz DSP并非固定的處理器和指令集,而是可由設計人員針對其特定產品或應用范圍定制構成。Victor指出,Jazz DSP的一個最關鍵的優勢是能夠動態地設置和管理寄存器與本地存儲資源,從而允許針對由設計者定義的計算單元(DDCU)定制本地存儲器和寄存器,這樣就能在實際應用的計算流量中放松對硬件資源的限制。
Jazz Tool Suite是專門為Jazz DSP提供的開發工具套件。借助該工具組件,設計人員可以開發應用算法軟件,建立通信測試平臺,同時通過編譯器、模擬器、調試器和測試器等一系列工具和流程,對應用設計進行優化和驗證。此外,設計人員還可以使用Jazz Composer工具定義應用設計,并將DSP體系結構擴展到多處理器的復雜解決方案。
為了更好地滿足中國市場對可配置DSP解決方案的需求,音視潮已在北京開設了技術支持中心,為其全套工具及IP產品組合提供售前/售后技術支持,并在多媒體、調制調解器和打印機等設計應用領域與客戶密切合作。此外,音視潮還指定onePass Solutions(微通益友)為其代理商。在與中國大學合作方面,音視潮已經向清華大學微電子研究所捐贈其全套DSP環境,幫助清華大學啟動先進的DSP培訓計劃。
Improv System的可配置DSP解決方案。
