SHARC處理器滿足一高二低的浮點(diǎn)設(shè)計(jì)需求

浮點(diǎn)DSP比定點(diǎn)DSP的動(dòng)態(tài)范圍更大；很多算法的浮點(diǎn)代碼比定點(diǎn)占用更少的周期；浮點(diǎn)DSP可以實(shí)現(xiàn)更高的精度；浮點(diǎn)DSP的浮點(diǎn)運(yùn)算用硬件來實(shí)現(xiàn)，其處理速度大大高于定點(diǎn)DSP…...這些浮點(diǎn)DSP與定點(diǎn)DSP的比較優(yōu)勢是浮點(diǎn)算法擁躉者們在“浮點(diǎn)定點(diǎn)之爭”的話題中常提及的，也為大多數(shù)嵌入式設(shè)計(jì)工程師所熟知。

然而，由于電路復(fù)雜性和制造工藝上的原因，浮點(diǎn)處理器與定點(diǎn)處理器相比在成本和功耗上通常具有明顯的劣勢，從而導(dǎo)致浮點(diǎn)處理器的卓越處理能力、大動(dòng)態(tài)范圍和高精度的優(yōu)勢一直以來成了雷達(dá)、專業(yè)音頻、醫(yī)療設(shè)備等高端產(chǎn)品的“專利”。近年來，浮點(diǎn)處理器在提供高性能的同時(shí)，在降低功耗和成本上有了長足的進(jìn)步，主要的提供商都提供了5到10美元以內(nèi)的浮點(diǎn)DSP，功耗也顯著降低，浮點(diǎn)處理器正在開啟更廣泛應(yīng)用的大門。

近日，浮點(diǎn)處理器全球領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)ADI公司推出了其第四代SHARC處理器的新系列——ADSP 2148x和ADSP 2147x，在延續(xù)第四代SHARC處理器的高性能基礎(chǔ)上，新型處理器在低成本和低功耗特性上具有不俗的表現(xiàn)，將為成本和功耗敏感的產(chǎn)品帶來利用浮點(diǎn)DSP的機(jī)遇。本文將解析新型SHARC處理器的“一高”（高性能）、“二低”（低功耗和低成本）特性，以及將給便攜式電子、消費(fèi)電子等產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來的技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新機(jī)遇。

“一高二低”的浮點(diǎn)DSP新典范

從第一款真正的SHARC處理器ADSP-21060在16年前推出以來，SHARC處理器就一直引領(lǐng)著高性能浮點(diǎn)處理器的技術(shù)標(biāo)桿。ADSP 2148x和ADSP 2147x處理器繼承了第四代SHARC處理器的優(yōu)良“基因”并實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)創(chuàng)新：具有PCG、8個(gè)串口、4個(gè)立體聲通道ASRC、UART、TWI，可為工業(yè)、儀表、消費(fèi)類音響、汽車和專業(yè)音響應(yīng)用提供理想的外設(shè)特性；采用可變指令集架構(gòu)（VISA），可以通過縮減指令操作碼大小為應(yīng)用代碼釋放多達(dá)30%的存儲(chǔ)空間；最高5Mb片上RAM容量支持單芯片解決方案，允許許多應(yīng)用取消外部存儲(chǔ)器元件，而且每Mb的價(jià)格只有競爭性器件的一半，從而降低系統(tǒng)BOM成本；濾波器硬件加速器允許并行執(zhí)行，能為內(nèi)核釋放出更多的MIPS；具有專用的硬件加速器和獨(dú)立的計(jì)算單元以及DMA控制器，實(shí)現(xiàn)了后臺(tái)執(zhí)行FFT/FIT/IIR信號(hào)處理，可減輕內(nèi)核處理負(fù)擔(dān)；等等。SHARC2148x和SHARC2147x除了具有上述共同特性外，還分別針對(duì)各自的目標(biāo)應(yīng)用進(jìn)行了若干優(yōu)化，使其更加符合特定目標(biāo)應(yīng)用的性能、成本、集成度和功耗要求。

高性能、低成本是ADSP 2148x系列處理器的主要特點(diǎn)。最高400MHz的性能比同類32位競爭DSP產(chǎn)品提高33%，芯片支持濾波器功能使其執(zhí)行濾波運(yùn)算時(shí)不耗用內(nèi)核資源，從而進(jìn)一步提高處理能力。針對(duì)工業(yè)和汽車應(yīng)用，SHARC2148x系列部分型號(hào)還集成了熱敏二極管以支持高環(huán)境溫度工作。對(duì)于某些需要大容量存儲(chǔ)器的應(yīng)用，集成的內(nèi)存控制器可直接連接SDRAM、閃存和SRAM。而ADSP 2148x價(jià)格低至9.49美元。

圖1：SHARC2148x和2147x處理器內(nèi)部功能框圖

低功耗是新款SHARC2147x系列處理器的最大亮點(diǎn)，在最高266MHz的性能條件下功耗僅為363mW(典型值），比同類競爭處理器功耗降低達(dá)20%。SHARC 2147x系列處理器充足的片上存儲(chǔ)器和先進(jìn)的并行處理能力都有利于降低功耗，通過擴(kuò)展處理器的低功耗架構(gòu)，確保系統(tǒng)級(jí)功耗的大幅節(jié)省。這些功能使設(shè)計(jì)師能夠滿足苛刻的功率預(yù)算。