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SoC集成中的處理單元性能評估及功能劃分

作者: 時間:2017-06-04 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

帶有多個處理單元的soc器件目前是產(chǎn)品設(shè)計鏈上的重要一環(huán)。本文綜合各種因素評估了不同處理單元的優(yōu)缺點,并通過衛(wèi)星無線電接收器的設(shè)計實例幫助開發(fā)人員理解soc所涉及處理任務(wù)之間的復(fù)雜平衡并有效掌握系統(tǒng)功能的劃分。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201706/348296.htm

  在準(zhǔn)備開發(fā)目前越來越復(fù)雜的便攜式系統(tǒng)時,設(shè)計人員面對的最大挑戰(zhàn)之一就是采用什么樣的處理器組合來實現(xiàn)最優(yōu)化的“3p”指標(biāo),即系統(tǒng)性能最高、價格最低及功耗最小。系統(tǒng)級芯片(soc)集成使得今日的創(chuàng)新成為可能,但它常常涉及把不同的處理器單元結(jié)合在單一的器件之上。這些單元可以包括可編程功能,如通用(通常是risc)、dsp、fpga和加速器,而且還可能有固定功能的加速器。由于這些單元都可以專用器件形式獲得,因此對設(shè)計人員來說,在它們之中進(jìn)行全面的性能評估,進(jìn)而決定以最有效的方式組合使用它們,有可能是一項相當(dāng)困難的工作。

  處理單元的優(yōu)缺點分析

  在實現(xiàn)多內(nèi)核處理器之前,在risc和dsp之間進(jìn)行挑選曾相對較為簡單。如果大量的系統(tǒng)處理工作和數(shù)據(jù)有關(guān),那么采用risc,即使信號處理會受些損失。如果大量的處理工作和信號有關(guān),那么采用dsp,并力爭獲得差強人意的控制和數(shù)據(jù)處理性能。但對多內(nèi)核集成而言,考慮到要添加其它處理單元,這類選擇變得非常復(fù)雜。正確的答案不完全是技術(shù)性的,而是要基于優(yōu)化靈活性、便于使用、成本、功耗和性能多方面來考慮。

  各種處理單元的基本優(yōu)點和缺點概括在表1之中。通用risc處理器專為數(shù)據(jù)處理而優(yōu)化,很容易使用而且很靈活,其成本、功耗和性能都可接受。dsp為實時信號而優(yōu)化,它們處理實時信號所需的功耗和成本通常比risc低,不過,它們常常更難使用。

表1 處理器單元優(yōu)缺點對比

  可編程加速器或半可編程處理器可設(shè)計用來數(shù)據(jù)或信號處理。一個例子就是用于通信系統(tǒng)的viterbi處理器,對viterbi編碼或解碼來說它是完全可編程的,但對任何其它功能來說毫無用處。就其功能而言,一個可編程加速器的成本、功耗總是比risc或dsp要低,而性能要高,但從本質(zhì)上講,它稍欠靈活、更難使用,而且對缺陷(bug)的容忍度低,不容易更改。

  用于數(shù)據(jù)或信號處理的固定功能加速器(一般為asic)只能完成一種特定的功能。固定功能加速器總是一種成本最低、功耗最低、性能最高的解決方案,但它們?nèi)鄙偃魏纬潭鹊撵`活性。一旦asic設(shè)計出來并調(diào)試通過,到了系統(tǒng)開發(fā)人員手里,它會變得非常易用。但是其設(shè)計和調(diào)試與可編程器件相比非常困難,而且以后不可能進(jìn)行再編程。

  劃分系統(tǒng)處理功能

  盡管在各種處理單元之中做決定是一件復(fù)雜的工作,但有一個可行的選擇程序,就是把各種系統(tǒng)功能劃分到各種處理單元之中。把一個系統(tǒng)的處理需求映射到一個現(xiàn)有的多內(nèi)核soc之中,與通過映射處理需求創(chuàng)建一個新多內(nèi)核soc有所不同。然而,其過程是類似的。



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