可擴展多核嵌入式處理器優(yōu)勢凸現

　　在2007年第十二屆國際集成電路展上，首次進(jìn)入中國市場(chǎng)的IntellaSys公司帶來(lái)了他們極具挑戰性的最新成果——可擴展多核嵌入式處理器以及用于下一代消費電子產(chǎn)品的“三重播放”芯片解決方案。

　　IntellaSys公司亞太區銷(xiāo)售副總裁王彥之介紹說(shuō)，近年來(lái)的發(fā)展趨勢是把一個(gè)甚至兩個(gè)DSP核和高速乘法器/累加器電路結合起來(lái)，跟上多媒體的速度。但是，由于增加更高位流的速度要求看來(lái)是無(wú)止境的，這種方法很有可能要達到它的極限。一個(gè)更好的方法是把幾個(gè)處理器核集成到芯片上，每一個(gè)都比復雜的DSP核簡(jiǎn)單，但是每一個(gè)處理器核都有一個(gè)高速乘法器/累加器。這些處理器核如果妥善設計，就可以把計算任務(wù)分配給各個(gè)處理器核共同進(jìn)行，從而能夠執行復雜的算法。當然這要重新寫(xiě)入算法，以便把計算任務(wù)分解，由多個(gè)處理器核分擔，結果可能令人難以置信地提高了處理器的能力。例如，可以讓1個(gè)處理器核去管理外接存儲器，讓8個(gè)處理器核負責快速富利葉變換，完成多媒體算法，再讓幾個(gè)處理器核帶動(dòng)應用系統中各種I/O子系統。這與使用單個(gè)處理器處理多任務(wù)的傳統方法是完全不一樣。例如，MP3的音頻處理可用8個(gè)處理器內核實(shí)現、而H.264的編解碼則需要16個(gè)處理器內核。

　　王彥之說(shuō)，公司此次展示的將聲音、數據、圖像“三重播放”芯片解決方案中就采用了擁有40個(gè)18位處理器內核的SEAforth多核處理器。SEAforth-40多核處理器將4個(gè)A/D和4個(gè)D/A轉換器和布置成10×4（40個(gè)）處理器核組合在一起，每個(gè)處理器的處理速度是每秒執行10億條指令，每個(gè)處理器核含有128個(gè)字節RAM和128個(gè)字節ROM，2個(gè)SPI I/O口，25位通用并行I/O和8位SD從端口，而一個(gè)典型應用系統的全部功耗只有250mW。王彥之表示，SEAforth多核處理器提供的是一種可擴展的解決方案，由于應用軟件位于處理器核之外，當發(fā)生某些改變時(shí)只需修改應用軟件，因此可以縮短產(chǎn)品面市時(shí)間，降低客戶(hù)成本。目前公司已推出了24核、40核的產(chǎn)品，計劃將在明年推出一款多達100個(gè)~120個(gè)內核的嵌入式處理器產(chǎn)品。

　　隨著(zhù)越來(lái)越多嵌入式處理器芯片應用在移動(dòng)應用系統中，對低功耗的要求越來(lái)越重要。但對多核芯片能夠按照數據是否出現來(lái)啟動(dòng)處理器核或者讓它停下來(lái)，因此節電的辦法要簡(jiǎn)單得多。王彥之介紹，在多核處理器中各個(gè)處理器核之間的數據通路是自動(dòng)同步的，完全沒(méi)有必要對處理器本身進(jìn)行同步。這就是說(shuō)，不需要一個(gè)中央時(shí)鐘為每個(gè)處理器核提供時(shí)鐘信號。沒(méi)有了中央時(shí)鐘，也就意味著(zhù)可減少幾百萬(wàn)個(gè)晶體管隨時(shí)鐘信號的每一次嘀嗒一聲而消耗功率。多核處理器中，每個(gè)處理器核各有一個(gè)時(shí)鐘（一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器），它的速度和硅半導體的速度一樣快。根據經(jīng)驗，我們估計，在任一時(shí)刻，只有三分之一的處理器核在工作，過(guò)幾納秒后，另外一組處理器核接通電源。但仍然大約只有三分之一的處理器核在工作。這樣就能有效地降低整個(gè)芯片的功耗，約降低了三分之二，從而進(jìn)一步提高了整個(gè)系統的性能。