高端嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域新主力——Synopsys的新超標(biāo)量ARC HS處理器

用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置——嵌入式系統(tǒng)，在當(dāng)前科技產(chǎn)業(yè)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，尤其是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來，在5G、企業(yè)家SSD、家庭網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)接口等應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)將成為主力。在高端嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)處理器的要求更加苛刻。新思科技（Synopsys,Inc.，納斯達(dá)克股票代碼：SNPS）前宣布：推出適合高性能嵌入式應(yīng)用使用的新DesignWare? ARC? HS4x和HS4xD處理器系列。

亮點(diǎn)：

• 新ARC HS4x和HS4xD處理器含雙發(fā)射架構(gòu)，與廣受歡迎的ARC HS3x系列相比，可將RISC性能提升25%，同時(shí)還添加了2倍的DSP性能，并擁有節(jié)能的信號(hào)處理能力，適用于無線基帶、聲音/語音、中頻段音頻和嵌入式DSP應(yīng)用

• ARC HS4xD處理器實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)展的ARCv2DSP指令集架構(gòu)（ISA），其中含150多條DSP指令，因而可加速信號(hào)處理算法

• MetaWare 開發(fā)工具包簡(jiǎn)化了ARC處理器的編程，并增強(qiáng)了對(duì)雙發(fā)射架構(gòu)和DSP硬件的支持，從而最大程度地提升了性能，減小了代碼量

• 最多支持4核的多核配置，且實(shí)現(xiàn)了L1一致性和L2緩存，可實(shí)現(xiàn)較高的處理性能

ARC HS44、HS46、HS48、HS45D和HS47D處理器具有單核、雙核和四核配置，實(shí)施了雙發(fā)射超標(biāo)量架構(gòu)，最高速度為每個(gè)內(nèi)核6000DMIPS，是廣受歡迎的ARCHS系列中性能最高的處理器。HS45D和HS47D還支持150多個(gè)優(yōu)化的DSP指令，提供2倍的性能和獨(dú)特的高性能控制和高效數(shù)字信號(hào)處理組合。為了方便利用新硬件特點(diǎn)和簡(jiǎn)化軟件開發(fā)，MetaWareDevelopment Toolkit增加了雙發(fā)射信道支持、豐富的DSP軟件庫和優(yōu)化的C/C++編譯器。ARC HS4x和HS4xD處理器專為滿足固態(tài)硬盤（SSD）、無線基帶、無線控制、家用網(wǎng)絡(luò)、汽車控制和車載信息娛樂系統(tǒng)、多信道家庭音頻、先進(jìn)的人機(jī)接口（HMI）、工業(yè)控制和家庭自動(dòng)化等各種高端嵌入式應(yīng)用的功率、性能和面積要求而設(shè)計(jì)。

憶芯科技首席執(zhí)行官Sky Shen表示：“我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)一直在承受壓力，要讓SSD控制器實(shí)現(xiàn)高性能，滿足不斷快速發(fā)展的企業(yè)市場(chǎng)。Synopsys的新ARC HS4x和HS4xD處理器將支持我們實(shí)現(xiàn)新的性能等級(jí)，同時(shí)限制功耗和芯片面積，而這對(duì)我們的應(yīng)用十分重要。此外，ARC開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)將幫助我們加快軟件開發(fā)工作和項(xiàng)目進(jìn)度。”

林利集團(tuán)首席分析師Linley Gwennap表示：“有越來越多的嵌入式應(yīng)用需要將高性能RISC執(zhí)行和高能效信號(hào)處理組合起來。Synopsys的新HS4xD處理器及其超標(biāo)量架構(gòu)和硬件DSP支持為設(shè)計(jì)人員提供了既能實(shí)施單獨(dú)的CPU和DSP內(nèi)核，又減少能耗和硅柵極的方案。”

可實(shí)現(xiàn)高端控制和嵌入式Linux功能的雙發(fā)射HS4x系列

ARC HS44、HS46和HS48處理器采用了ARCv2指令集架構(gòu)（ISA），可實(shí)現(xiàn)低功耗、小體積硅封裝的高性能嵌入式設(shè)計(jì)。ARC HS4x系列具有高速10級(jí)雙發(fā)射流水線，支持亂序執(zhí)行，從而盡可能減少了處理器的空閑周期，盡可能增加了指令吞吐量。在典型的16-nmFinFET制程中，處理器可在2.5GHz下，提供高達(dá)每個(gè)內(nèi)核6000 DMIPS的性能，同時(shí)僅需要0.06 mm²面積且功率低至37microwatts/MHz。精致的分支預(yù)測(cè)和ALU后置技術(shù)來降低加載到使用的延遲，提高了指令處理效率。HS4x處理器提供單核、雙核和四核配置，速度最高可達(dá)到每集群24,000 DMIPS。HS46和HS48提供指令和數(shù)據(jù)緩存（每個(gè)緩存高達(dá)64 KB），完全支持一級(jí)（L1）緩存一致性。HS48還包含8MB的二級(jí)（L2）緩存和功能全面的內(nèi)存管理單元（MMU），該單元支持對(duì)稱多處理（SMP）Linux。像所有ARC處理器一樣，所有的HS4x處理器都可配置，并實(shí)施了ARC處理器擴(kuò)展（APEX）技術(shù)，從而支持添加自定義指令，以滿足每個(gè)目標(biāo)應(yīng)用獨(dú)特的性能、功率和面積要求。

使用HS4xD系列的高效DSP

HS45D和HS47D具有和HS4x一樣的高端控制功能，還有對(duì)基帶、音頻、聲音、語音和其他信號(hào)處理應(yīng)用有用的額外DSP功能。為了加速數(shù)學(xué)函數(shù)的執(zhí)行，HS45D和HS47D為設(shè)計(jì)人員提供了實(shí)施硬件整數(shù)分頻器這一選項(xiàng)以及適用于64位乘積、乘積累加（MAC）、向量加減和可配置IEEE 754兼容浮點(diǎn)單元（單精度、雙精度或兩種精度）的指令。ARC HS4xD處理器與超低功耗ARC EmxD處理器兼容，并具有與其相同的指令集，因而在兩個(gè)處理器系列間可以輕松遷移代碼。

HS4xD處理器中高性能RISC和DSP功能的混合提供了高效的多信道音頻處理功能，適合手機(jī)應(yīng)用、家庭應(yīng)用和車載信息娛樂系統(tǒng)應(yīng)用。HS4xD可同步管理通信棧、文件系統(tǒng)支持等控制任務(wù)，同時(shí)還能提供信號(hào)處理帶寬，支持音頻解碼、后期處理和基于語音的人機(jī)接口（HMI）處理。有越來越多的家庭需要這些任務(wù)來處理高性能無線流音響系統(tǒng)和聲控助手。Synopsys和第三方合作伙伴攜手提供經(jīng)過HS4xD優(yōu)化的音頻/語音代碼資產(chǎn)組合和后期處理軟件。

MetaWare 開發(fā)工具包簡(jiǎn)化了HS4x/HS4xD處理器編程

ARC HS4x和HS4xD處理器系列擁有一個(gè)穩(wěn)固的軟硬件開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)支持，其中包括MetaWare編譯器/調(diào)試器、nSIM指令集模擬器、MQX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）和行業(yè)領(lǐng)軍供應(yīng)商提供的第三方工具、操作系統(tǒng)（包括Linux）和中間件。MetaWare開發(fā)工具包包括優(yōu)化的DSP函數(shù)庫，如FFT和DCT、FIR和IIR濾波器，以及向量和矩陣數(shù)據(jù)函數(shù)，允許軟件設(shè)計(jì)人員從標(biāo)準(zhǔn)DSP構(gòu)建塊快速實(shí)施算法。該工具還包含開發(fā)語音代碼使用的基于ITU-T的運(yùn)行庫。對(duì)于常規(guī)C代碼，編譯器能自動(dòng)生成ARCv2DSP ISA指令，以提供最佳性能，包括引導(dǎo)的和自動(dòng)的向量化優(yōu)化。

Synopsys IP營銷副總裁JohnKoeter表示：“我們看到，在SSD、無線控制和家用網(wǎng)絡(luò)等嵌入式應(yīng)用中出現(xiàn)了無數(shù)創(chuàng)新，且復(fù)雜性越來越高，因而嵌入式處理器的性能需要有顯著提升。新的ARCHS4x和HS4xD處理器是ARC資產(chǎn)組合中性能最高的處理器，支持設(shè)計(jì)人員滿足嵌入式設(shè)計(jì)所需的日益增長(zhǎng)的控制和信號(hào)處理需求。”