多核DSP，軍事應用的關(guān)鍵

隨著(zhù)無(wú)人機 (UAV)、聲納、雷達、信號情報 (SIGINT) 以及軟件定義無(wú)線(xiàn)電 (SDR) 等波形密集型應用中的信號處理需求不斷攀升，多個(gè)數字信號處理器 (DSP) 內核的使用已成為重要的實(shí)現手段。多核功能與不斷豐富的 IP 內核及開(kāi)發(fā)工具相結合可實(shí)現優(yōu)異的系統架構。所有這些應用都需要多核 DSP 來(lái)滿(mǎn)足關(guān)鍵任務(wù)行業(yè)的各種需求，其中包括更強大的功能性(更快的處理速度)、更精細的分辨率以及更高的精度。過(guò)去，處理器性能的改善是通過(guò)工藝節點(diǎn)升級及提高運行時(shí)鐘頻率來(lái)實(shí)現的。然而，發(fā)展小型工藝節點(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)現所需的高性能。

多核 DSP 以片上系統 (SoC) 形式設計，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(mǎn)足軍事應用的性能與成本需求，多核 DSP 應：

1. 支持混合執行引擎(內核)、矢量信號處理 (VSP) 以及更少的指令集計算 (RISC);

2. 提供全面的多核優(yōu)勢，實(shí)現器件提供的全部功能;

3. 由一系列器件組成，支持縮放與重復使用。

當前的多核器件或采用同質(zhì)內核，即所有處理內核都是相同的;或采用異質(zhì)內核，即器件由不同類(lèi)型的內核組成。幾乎所有應用都需要混合搭配的處理功能來(lái)滿(mǎn)足行業(yè)需求。從開(kāi)發(fā)人員角度看，重點(diǎn)是支持同質(zhì)內核，因為異質(zhì)系統架構可通過(guò)同質(zhì)器件創(chuàng )建。反之，如果不犧牲性能就很難實(shí)現。圖 1(下圖)是作為異質(zhì)多核架構實(shí)例的德州儀器 (TI) KeyStone 多核架構。

圖 1：德州儀器 KeyStone 多核架構

多核 DSP 支持的并行處理功能可為要求嚴格的軍事應用提供重要功能。雷達要求更快的 FFT 響應時(shí)間，根據 FFT 要求，開(kāi)發(fā)人員可使用器件中的所有內核或部分內核滿(mǎn)足 FFT 的實(shí)施需求。如果 FFT 的性能使用部分內核即可實(shí)現，其它 DSP 內核則可執行系統中的信號預處理或后處理，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)勢的軟件工具可為正在進(jìn)行的設計判定最佳內核配置(內核數量)。這樣開(kāi)發(fā)人員就可高度靈活地滿(mǎn)足多重應用需求。

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。德州儀器等半導體公司提供的最新多核 DSP 采用通用架構，不但可幫助開(kāi)發(fā)人員重復使用軟件，而且還可為設備制造商節省開(kāi)發(fā)時(shí)間。多核 DSP 正在成為聲納、雷達、SIGINT 以及 SDR 應用的主要差異化因素，并正在為當前及未來(lái)信號處理系統實(shí)現令人振奮的全新系統開(kāi)發(fā)。