有著低功耗,浮點處理精度的SHARC 2147x系列處理器

前言

如今便攜式和/或電池供電的系統(tǒng)設計師已經(jīng)大大受益于體積不斷減小、性能卻不斷提高的數(shù)字處理器(DSP)，他們能夠前所未有地在不斷減小的體積內更好地實現(xiàn)高端系統(tǒng)功能。但是還是有些問題得不到解決，設計師仍然面臨著一些挑戰(zhàn)，即需要在功率預算與更高處理精度所需功率之間進行折中。這一問題對于那些需要極高運算精度，像醫(yī)療設備、測試和測量設備以及專業(yè)的音頻組件的便攜式和/或電池供電的系統(tǒng)設計師來說尤為突出。對這些設計師來說，有一點點失誤就可能帶來尤為嚴重的后果，通常必須綜合考慮功耗以及成本因素，在定點和浮點處理精度之間進行取舍，取舍的結果必將大大地影響總體系統(tǒng)性能，從而加大系統(tǒng)安全性。

利用ADI公司最新推出的低功耗SHARC 2147x系列32位浮點處理器，便攜式和/或電源供電系統(tǒng)設計師便不必再通過犧牲處理精度來滿足功率預算、電路板空間或BOM成本約束等。對于期望為便攜式、高電源效率及小體積設計帶來高端處理能力的設計師來說，浮點處理精度從未像該系列產品這樣切實可行或成本低廉。

為提高電源效率和節(jié)省空間而優(yōu)化設計

浮點DSP為專用的運算密集型應用而優(yōu)化設計，這類應用采用復雜的算法來實現(xiàn)很高的系統(tǒng)精度。無論這些系統(tǒng)是市政供電還是電池供電，在器件級實現(xiàn)低功耗和空間節(jié)省都將帶來多方面的好處。

例如，醫(yī)療設備和音樂錄音設備都是由市政供電的固定安裝設備，但這些設備也都具有許多與電池供電設備相同的嵌入式設計目標。在這兩種情況下，電能的高效利用相當于較低的運行成本，而緊湊型設計可以確保系統(tǒng)的便攜性和最小的安裝空間。功耗低通常意味著散熱少，這樣有助于確保更高的系統(tǒng)可靠性，并且降低對系統(tǒng)冷卻和室內空調的需求(附帶結果是電能和空間的節(jié)省)。

在電池供電的設備中，對于延長系統(tǒng)電池壽命和/或每次充電可用的時間，以及減少系統(tǒng)尺寸和重量以確保在方便攜帶來說，低功耗處理器是至關重要的。處理器功耗的減小也使設計師可以使用更小的電池，獲得更高的功效并節(jié)省空間。對手持設備來說，低散熱是一個特別重要的因素，因為這有助于長時間使用時不會發(fā)生過熱，進而最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性和用戶的安全性。

適合基于雷達的汽車電子應用/ADAS 的浮點精度

SHARC2147x 處理器提供的計算精度有利于提升基于雷達的 ADAS性能，包括自適應巡航控制、盲點檢測及十字路口交通警告，為苛刻的安全應用實現(xiàn)最佳的目標分辨、多目標跟蹤及實時系統(tǒng)響應。具備低功耗屬性并且能適應105攝氏度環(huán)境工作溫度，SHARC2147x處理器滿足了汽車環(huán)境需求并且具有價格競爭力，可幫助降低 ADAS 選項整體價格，并加速消費者的接受和采用。

低功耗、低成本的浮點處理精度

ADI新型的低功耗SHARC 2147x系列浮點DSP使便攜式和/或電池供電系統(tǒng)的設計靈活性提高到新的水平，幫助企業(yè)在新產品和新市場上實現(xiàn)SHARC高處理精度。通過有效地平衡價格、性能和功耗，并提供高達5Mb的片上存儲器，SHARC 2147x系列的處理器實現(xiàn)了更寬松的功率預算及緊湊的電路板尺寸，從而可以實現(xiàn)緊湊型、高效率的便攜式設計，將高端信號處理能力應用到全新應用領域。

大小為12x12mm的SHARC 2147x系列處理器功耗僅為363mW(典型應用)，處理性能達到266MHz，片上集成存儲器為5 Mb，每平方毫米芯片上的性能和存儲容量要優(yōu)于任何其他浮點DSP。憑借低熱耗散和高耐熱性能，SHARC 2147x系列處理器可用于只有有限通風條件的小電路板上，這使得設計師可以將處理任務和存儲器合并到單一的高性能浮點DSP上。由于使用了較少的元件，設計師可以降低BOM成本，降低延時，并將故障點減到最少，從而提高整體系統(tǒng)的可靠性。所節(jié)省的空間，也使設計師能夠在不占用過多電路板空間的條件下，在系統(tǒng)中集成更多的連接、通信以及堅固耐用性等方面的功能特性。

更高的集成度=更多的能量節(jié)省

SHARC 2147系列處理器充足的片上存儲器和先進的并行處理能力，自然有利于降低功耗，擴大了處理器的低功耗架構的價值，確保大大地降低系統(tǒng)級功耗。這些特性使設計師能節(jié)省其他競爭性處理器因與外部存儲器和/或其它處理器之間傳送數(shù)據(jù)所產生的功耗，更不用說那些分配給處理器內部組件的功耗。

由于集成了5Mb的內存，SHARC 2147x系列處理器可以避免使用外部存儲器。通過利用可變指令集架構(VISA)，內存的使用得到進一步優(yōu)化，通過減少指令運算代碼長度，可釋放出高達30%以上的內存空間。這些特性也使得SHARC 2147x系列處理器在運行代碼時比采用外部存儲器的其他處理器快得多，因為減少了往來于片外存儲器的數(shù)據(jù)搬移，從而確保了最佳的處理性能。

SHARC 2147x系列處理器采用了具有獨立運算單元和DMA處理通道的專用硬件加速器，可在后臺執(zhí)行復雜的FFT、FIR和IIR濾波，從而釋放MIPS來用于核心處理。這種先進的并行處理能力大大提高了總處理帶寬，避免了使用更多額外的處理器，同時確保了運算密集型應用的實時系統(tǒng)響應和處理完整性。

有了這些存儲和并行處理特性，設計師利用SHARC 2147x系列處理器可大幅節(jié)省功耗。這些特性所帶來的性能提升可進一步節(jié)省功耗，確保算法和程序執(zhí)行更快，使得執(zhí)行某一任務所需的時間有所減少，從而導致凈功率的節(jié)省。

在便攜式醫(yī)療系統(tǒng)與設備領域保持領先

低功耗的浮點數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，已經(jīng)對醫(yī)療設備市場產生了革命性影響，緊湊型便攜式和/或電池供電的設備使醫(yī)護人員以更高的診斷準確率實現(xiàn)對患者的現(xiàn)場檢查。將這種復雜醫(yī)療診斷能力擴展到醫(yī)院之外的診所、救護車或醫(yī)療緊急救助現(xiàn)場，通過這些設備確保獲得高精確的診斷數(shù)據(jù)，使醫(yī)護人員能夠利用這些數(shù)據(jù)加速做出治療決策。

對于這些應用來說，電池壽命也是一個重要的考慮因素，短暫一瞬就可能意味著生死之別。利用低功耗的SHARC 2147x系列處理器，醫(yī)療設備設計師能夠在系統(tǒng)中更好地實現(xiàn)高效率的電源架構，從而有助于延長設備的電池壽命并縮小電路板空間。

除醫(yī)療應用之外，低功耗的SHARC 2147x系列處理器還非常適用于諸如測試和測量以及專業(yè)音頻這些需要高運算精度和系統(tǒng)便攜性的應用，無論這些系統(tǒng)是市政供電還是電池供電。對于這些應用以及其他應用來說，ADI公司的低功耗SHARC 2147x系列處理器能夠使設計師在無需降低電源效率的條件下將浮點運算精度應用于新一代小型系統(tǒng)。