DSP未来发展五大趋势

pcb · 发表于 2011-4-21 21:54:56

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在4G无线通信领域，数据吞吐量已经达到了3G时代的100到1000倍;在多媒体处理器领域，每天都有新的标准涌现出来;在更多其它DSP应用领域，密集的数据处理器需求不断给处理器设计团队带来新的挑战。随着更多新应用的更高要求，未来的DSP发展将呈现哪些趋势?带着这个问题我们特意采访了ADI、Atmel、Freescale以及TI公司在DSP领域的资深专家，并总结出以下五大发展趋势：
　　第一，DSP内核指令并行处理能力增强，SIMD(单指令多重数据)和VLIW(极长指令字)将会在新一代高性能处理器中占据主导地位。现在，几乎所有的DSP厂商都使用了VLIW构架，这一指令构架大大加强了DSP处理器的指令并行能力，而SIMD指令集能够大幅度提高数据并行处理能力，在通用处理器上也得到了大量使用。例如，CEVA最新的XC323内核就包括8路VLIW、512位SIMD操作、每周期32次MAC乘加运算，以及固有的复杂算术运算支持。这是CEVA针对4G应用推出的全新构架，直接针对高吞吐量高性能的应用需求。
　　第二，在某些苛求高性能的应用中，多核DSP方案会越来越多。这点得益于半导体制造工艺的发展，单颗芯片上可以集成越来越多的晶体管，也符合处理器整体多核化的趋势，因为考虑到功耗的原因，单一内核通过提高主频的方式已经难以为继。依靠多核并行处理提高性能，已经成为整个行业的选择。例如德州仪器的C66x高性能多核DSP系列，最高可集成八个C66x内核，每个内核都可达到1GHz或1.25GHz的频率，总共可达到320 GMAC和160 GLOP定点和浮点性能，非常适合医疗和高端成像、测试和自动化、高性能计算和核心网络等高端应用。
　　第三，同时支持定点和浮点计算。该趋势与通用处理器的发展方向保持一致，最早处理器也是整数运算单元和浮点运算单元分离的，现在的处理器都集成了整数和浮点计算单元。从目前面世的产品来看，德州仪器的TMS320C66x系列多核DSP已经融合了定点和浮点功能。德州仪器半导体事业部业务拓展经理丁刚表示：“在保证高性能的同时，统一定点和浮点支持更便于编程。TI已经完成了这点，我们认为业界也会跟进。”ADI的技术市场经理张铁虎对此表示认同：“今后几年，我们可以见到DSP向着32位的方向发展，同时支持整数和浮点算术指令集。”
　　第四，单片DSP。单片DSP又被称为DSC(digital signal controller，数字信号控制器)，这也是SoC的概念，通过先进技术集成更多功能和接口来降低整体板级成本、功耗和大小，包括各种模拟数字片上外设、硬件加速、通用处理内核。德州仪器的达芬奇平台就是一个SoC的典型例子，此外还有飞思卡尔的MC56F82xx系列。MC56F82xx是基于56800E内核DSC系列的成员，它结合了微控制器(MCU)的功能和数字信号处理器(DSP)的处理能力，提供广泛的外设，包括带有NanoEdge布局技术的高速脉宽调制器以及两个超高速模数转换器(ADC)。飞思卡尔微控制器事业部高级系统工程师Charlie Wu表示：“这种DSC会大量应用在新能源领域，如数字电源、太阳能发、混合动力汽车的电池充电管理等。”
　　第五，DSP + MCU，也就是微控制器的融合。微控制器的成本低，是主要执行智能定向控制任务的通用处理器，能很好执行智能控制任务，但是它的缺点就是数字信号处理功能比较差，而DSP正好能弥补这一功能缺陷。许多应用都需要兼具智能控制和数字信号处理两种功能，因而，把DSP和微处理器进行结合，用单一芯片实现这两种功能，将会大大加速个人通信产品、智能电话、无线网络产品的开发，从而简化设计、减小PCB体积、减小功耗并降低整个系统成本。”32位MCU集成DSP的指令是发展方向，这个发展是出于成本的要求，许多的模拟控制电路会被数字控制(软件)取代。”飞思卡尔的Charlie Wu解释道，“一般是32位MCU增加DSP所具有的乘累加指令，但是只是整数指令。这样一来，MCU也具有一些DSP的功能，可以进行一些对实时性要求不高的滤波器计算。MCU主要构架是单总线结构，同时有些哈佛总线结构，即一组程序总线加一组数据总线。今后MCU会向哈佛总线结构发展。但是这种总线结构的限制使它在做数字信号处理的实时性方面不可能向DSP一样强。”
　　最早兼具DSP与MCU功能的平台应用于发动机控制领域，之后扩展到语音处理、传感器处理等应用，并取代了原有的带数字滤波器的合成模拟滤波器。现今，这一平台越来越广泛的应用到计算机、电话设备及以太网相关领域，同时在医疗、电器、空调、不间断电源、切换式电源、半导体照明等很多方面也不乏它们的身影。
　　爱特梅尔公司亚太区战略营销总监曹介龙认为：“随着新一代具DSP功能MCU的面世，入门级DSP和普通MCU的差别变得越来越小，越来越模糊。”爱特梅尔具有整数定点DSP算法、单周期乘法和累加指令的32位AVR MCU正是一个很好的例子。
　　在可预见的一段时间内，无线应用仍将是可编程DSP市场的驱动引擎，而嵌入式DSP市场则更有潜力。不管是何种形式，DSP技术仍是新兴IP电话市场的枢纽。没有DSP技术就没有对互联网的访问和多媒体，也不可能有无线通讯。因此，DSP仍将是整个半导体产业的技术驱动力。