TI 全新TMS320C66x 定點(diǎn)與浮點(diǎn)DSP內核成功挑戰速度極限
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部分應用采用定點(diǎn)技術(shù)的隱性成本盡管與浮點(diǎn)處理相比，DSP 能夠實(shí)現更快的定點(diǎn)處理，但卻不得不為特定算法在開(kāi)發(fā)時(shí)間方面相付出代價(jià)。通信系統典型的設計流程是首先基于計算機模型開(kāi)發(fā)相應算法，然后再將這些算法用在初始系統部署中。隨著(zhù)部署及應用范圍的不斷擴大，工程師便可將收集到的現實(shí)世界的數據帶回實(shí)驗室，以通過(guò)對算法的校正、調優(yōu)提升系統性能。通?？墒褂?Matlab 或其他固有的浮點(diǎn)工具開(kāi)發(fā)新的算法。接下來(lái)面臨的挑戰是如何在保持算法和系統性能的同時(shí)，將這些浮點(diǎn)算法轉換為定點(diǎn)算法。復雜拙劣的算法會(huì )占用大量系統資源，從而導致系統的整體性能下降。在需要用到復雜處理的情況下，將 Matlab 中的代碼移植到真實(shí)系統中就算耗費數周乃至數月的時(shí)間也不是什么罕見(jiàn)的現象。TI 最新架構具有原生浮點(diǎn)支持，從而使從浮點(diǎn)到定點(diǎn)的整個(gè)轉換過(guò)程變得毫無(wú)必要。通過(guò)在 C66x DSP 上使用浮點(diǎn)指令，可輕松將代碼從 Matlab 等工具中進(jìn)行移植，并直接編譯至 TI 的 DSP 中，如圖 3 所示。
圖 3 － 浮點(diǎn)功能可大幅加速產(chǎn)品上市進(jìn)程
浮點(diǎn)技術(shù)在 4G 基站中的重要作用無(wú)線(xiàn)電話(huà)正不斷演進(jìn)發(fā)展成為需要高數據量傳輸以支持視頻流和其他高寬帶應用的復雜媒體平臺。為了充分滿(mǎn)足這些需求，無(wú)線(xiàn)行業(yè)需要在基站中部署 WiMax 和 LTE 等最新的 4G 技術(shù)，力爭為終端用戶(hù)提供更高的數據吞吐量。這些 4G 基站利用多天線(xiàn)信號處理及 MIMO、Beamforming 等算法來(lái)提高其性能。通常情況下，這些算法會(huì )依賴(lài)本身易于量化和縮放與定點(diǎn)處理相關(guān)的問(wèn)題的矩陣反演技術(shù)。采用浮點(diǎn)實(shí)施這些算法可進(jìn)一步提高系統的速度及精確度，從而獲得更高性能，并最終為移動(dòng)電話(huà)用戶(hù)帶來(lái)更精彩的體驗。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/150339.htm
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不斷增長(cháng)、層出不窮的高性能應用亟需浮點(diǎn)運算功能之前我們已經(jīng)討論過(guò)，由于執行每個(gè)基本算術(shù)運算需要較長(cháng)時(shí)間，所以浮點(diǎn)處理是很耗時(shí)的，但這種情況在當算法需要很大動(dòng)態(tài)范圍操作時(shí)則不然。在 4G 處理的矩陣反轉操作中，由于沒(méi)有簡(jiǎn)單可行的定點(diǎn)操作方法，因此算法雖然運行于定點(diǎn)處理器（無(wú)原生浮點(diǎn)支持）中，但基本還是被迫對浮點(diǎn)運算進(jìn)行仿真。由于處理器沒(méi)有獲得定點(diǎn)功能的優(yōu)勢，因而在與使用支持浮點(diǎn)運算的處理器運行時(shí)，這些算法的運行速度要慢很多。C66x DSP 自身支持浮點(diǎn)功能，所以消除了這種性能瓶頸。例如，C66x DSP 內核運行 MIMO 及其他關(guān)鍵的多天線(xiàn)信號處理算法比在 C64x+ DSP 上運行定點(diǎn)功能的相同算法整整快 4 倍。
在國防、公共安全基礎設施及航空電子設備等各種任務(wù)關(guān)鍵型應用領(lǐng)域，浮點(diǎn)功能不僅可簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)，同時(shí)還能大幅提高性能。由于能夠直接使用 MATLAB 中的代碼，浮點(diǎn)不僅能夠顯著(zhù)縮短開(kāi)發(fā)周期，并且與大型 FFT 等定點(diǎn)代碼相比，眾多算法的浮點(diǎn)實(shí)施也會(huì )占用更少的執行周期。例如，雷達、導航與制導系統會(huì )處理通過(guò)傳感器陣列獲取的據量。眾多傳感器組件的各種不同能源模式可提供與目標的跟蹤和定位相關(guān)的信息。這組數據必須通過(guò)線(xiàn)性方程組處理才能提取到所需信息。解決辦法包括矩陣反演、分解與自適應濾波等數學(xué)函數。對更高輸出精度與更大動(dòng)態(tài)范圍的需求促使這些功能在諸如C66x 等 1.25GHz 浮點(diǎn)引擎上實(shí)現出眾的表現。另外，C66x 擁有的 SIMD 增強以及每周期定點(diǎn)能力高達 1.25GHz 32 MAC 的卓越性能，也為設計人員在選擇適合其應用的浮點(diǎn)與定點(diǎn)組合方面提供了極大的靈活性。
除機器視覺(jué)、工業(yè)自動(dòng)化應用外，超聲波等用于醫療影像的影像識別也需要非常高的計算準確度，這些均可從浮點(diǎn)功能獲益匪淺。在進(jìn)行超聲波檢查時(shí)，必須對聲源發(fā)出的信號進(jìn)行定義和處理，才能創(chuàng )建可提供實(shí)用診斷信息的輸出影像。對于用戶(hù)而言，C66x ISA 提供的更高精度可使影像系統達到更高的分辨率和識別率。
浮點(diǎn)應用眾所周知的領(lǐng)域便是語(yǔ)音處理，其不僅需要嚴格的時(shí)延，同時(shí)還需要超高的采樣率，這些都會(huì )極度依賴(lài)浮點(diǎn)功能提供的更高計算精度和更大的動(dòng)態(tài)可變范圍來(lái)適應濾波及其他降噪算法。此外，機器人設計也會(huì )考慮寬動(dòng)態(tài)范圍。因為裝配線(xiàn)上也許會(huì )發(fā)生難以預料的事件。浮點(diǎn) DSP 的寬動(dòng)態(tài)范圍可確保機器人控制電路以可預知的形式處理不可預知的狀況。
結論TI 最新的 C66x 內核催生了基于 DSP 的嵌入式處理器及SoCs 的創(chuàng )新類(lèi)別，因而您無(wú)需再在定點(diǎn)處理器還是浮點(diǎn)處理器之間進(jìn)行利弊權衡。這一革命性的進(jìn)步將從根本上改變實(shí)時(shí)系統算法的設計與開(kāi)發(fā)方式，從而使得系統開(kāi)發(fā)人員能夠輕松而快速地構建極具差異化功能的全新解決方案。
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