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DSP性能提升 將成數(shù)字消費產(chǎn)品核心引擎

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作者: 時間:2007-08-29 來源:中國電子報 收藏
  在發(fā)展過程中從始至終都經(jīng)受著各種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),同時也總是能夠從中產(chǎn)生出許多新的機(jī)遇,并且也創(chuàng)造出不少奇跡。隨著其性能的不斷提升和成本的降低,它的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓展。此外還伴隨著與FPGA、MCU競爭態(tài)勢的加劇,如何解決新形勢下的“老問題”。本報特邀請業(yè)內(nèi)代表發(fā)表觀點。

應(yīng)用不斷拓展

  DSP將全面覆蓋嵌入式數(shù)字信息市場,可以取代常規(guī)處理器CPU,甚至可以沖擊單片機(jī)MCU、ASIC的市場;

  圖像和聲音處理為DSP展開巨大的市場空間。

  鄭小龍 隨著DSP性能的提高,其功耗與價格的不斷降低,DSP將全面覆蓋嵌入式數(shù)字信息市場,可以取代常規(guī)處理器CPU,甚至可以沖擊單片機(jī)MCU的市場,同時也可以有效地抵御專用定制芯片ASIC的競爭。可以看到未來的新興應(yīng)用領(lǐng)域有數(shù)字智能化視頻監(jiān)控、數(shù)字媒體適配器、數(shù)字可視電話、數(shù)字高保真音頻、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化音樂、數(shù)字化遠(yuǎn)程醫(yī)療、生物特征識別,還有數(shù)字化智能家庭、遠(yuǎn)程媒體化教育、汽車智能視覺等等。

  黃耀君 圖像和聲音處理為DSP展開巨大的市場空間。工業(yè)控制中也用到越來越多的DSP,這是由于數(shù)字控制的需求,以及近年來材料價格的下降而帶來的更易于被采用。

  我們的DSP包括16位的56F8xxx系列,面向工業(yè)應(yīng)用如電機(jī)控制、數(shù)字電源供給、電表、UPS等等。24位563xxx系列多面向聲音和圖像處理。

  DSP非常適合需要會聚能力的終端產(chǎn)品,如多格式音頻、視頻、語音與圖像處理;多模式基帶與分組處理;控制處理以及實時安全。ADI公司提供各種DSP產(chǎn)品,以滿足若干不同市場的特殊技術(shù)需求。其Blackfin家族產(chǎn)品采用新一類16位/32位嵌入式處理器。

  我們認(rèn)為,DSP發(fā)展中還需要三方面的推動:利用信息、進(jìn)行培訓(xùn)以及利用參考設(shè)計。

  為了解決第一個問題,ADI公司最近對公司網(wǎng)站進(jìn)行了更新。目前,該網(wǎng)站可以提供有關(guān)公司產(chǎn)品的更詳細(xì)信息,包括技術(shù)論文、全面的技術(shù)支持知識庫、應(yīng)用注釋數(shù)據(jù)庫以及“同行交流”網(wǎng)頁,這些將為研究開發(fā)人員提供應(yīng)用與設(shè)備的具體案例,諸如音頻、數(shù)字家電或無線手機(jī)。

  我們也明白,高效的本土化培訓(xùn)是中國市場成功的必備條件。這也是ADI公司與中國大學(xué)建立良好伙伴關(guān)系的原因。這樣,才能提供從入門到高級等各級別的高質(zhì)量設(shè)施,而且這些實驗室與教室易于使用。此外,我們還通過Blackfin在線學(xué)習(xí)與發(fā)展網(wǎng)頁廣播,提供各種在線培訓(xùn)。

  最后,競爭激烈的中國市場要求第三方參考設(shè)計能夠易于使用。這樣,可以降低開發(fā)成本,并加快贏利速度。為滿足這一需求,ADI公司進(jìn)行了大量投資,以發(fā)展強(qiáng)大的第三方公司網(wǎng)絡(luò),降低客戶為各種應(yīng)用與市場提供硬件產(chǎn)品、軟件產(chǎn)品、算法以及設(shè)計服務(wù)所面臨的風(fēng)險。我們的伙伴還對ADI公司的嵌入式處理器以及數(shù)字信號處理器提供咨詢服務(wù)與商用現(xiàn)貨產(chǎn)品。

DSP性能提升

  DSP在第一個十年后每MISP的功耗就縮小了1/20,第二個十年就又縮小了1/125,預(yù)計第三個十年將再縮小兩個數(shù)量級;

  當(dāng)花0.3美分就可以買到MIPS性能DSP的時候,就將是DSP真正成為大眾化的數(shù)字消費類產(chǎn)品的新階段。

  鄭小龍 從DSP的歷史進(jìn)程來看,全面的技術(shù)創(chuàng)新是突破各種瓶頸從而持續(xù)擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。TI在1982年首度推出商用DSP,然后每隔十年都可以看到新的飛躍。在半導(dǎo)體工藝方面,DSP集成芯片的工藝線寬已經(jīng)由微米縮小到納米量級。目前TI的90納米產(chǎn)品已經(jīng)批量生產(chǎn),將很快推出65納米產(chǎn)品,50納米技術(shù)開發(fā)進(jìn)展順利。預(yù)計20納米工藝將會在五年之內(nèi)取得突破,其最直接的表現(xiàn)就是可以在同樣面積的芯片上集成出超過10億個晶體管。早期的DSP主頻與處理性能相同,如在1992年主頻為40MHz的DSP其性能也就為40MIPS,即每秒實現(xiàn)4000萬次運(yùn)算。然而隨著DSP核心的改進(jìn),其并行處理能力得到極大的增強(qiáng),DSP處理性能可以為主頻的多倍,如TI主頻為600MHz的DSP可達(dá)到接近5000MIPS的性能。

  TI目前DSP的主頻時鐘已能達(dá)到1.1GHz,而由于工藝的改進(jìn)其功耗并沒有成為障礙,相反每MIPS的功耗卻在不斷降低。DSP在第一個十年后每MISP的功耗就縮小了1/20,第二個十年就又縮小了1/125,預(yù)計第三個十年將再縮小兩個數(shù)量級。

  再來看DSP價格和性能的比較,曾經(jīng)每MIPS高達(dá)30美元時只適合于高精尖的應(yīng)用,而當(dāng)降到38美分時,在民用市場終于可以有一席之地。當(dāng)我們驚喜地發(fā)現(xiàn)DSP每MIPS竟然可以為2美分時,其實DSP已經(jīng)開始廣泛地應(yīng)用在數(shù)字信息產(chǎn)品中,并已經(jīng)在改變著人們的工作和生活的方式。當(dāng)花0.3美分就可以買到MIPS性能DSP的時候,就將是DSP真正成為大眾化的數(shù)字消費類產(chǎn)品的新階段。

DSP與MCU、FPGA競爭升級

  DSP進(jìn)入了非常低的成本,在某種程度上與通常的MCU一樣具備競爭力;

  DSP還是難以被FPGA所取代。

  黃耀君 DSP進(jìn)入了兩個發(fā)展方向:一是非常低的成本,在某種程度上與通常的MCU具備競爭力。另一方面,具備高M(jìn)IPS的性能。DSP的可編程性可以使設(shè)計非常靈活,并使其不同于其他的解決方案。

  鄭小龍 DSP與FPGA同為可編程器件,其中前者屬于DSP是軟件可編程處理器,而后者屬于硬件可編程器件。當(dāng)然在一些復(fù)雜的應(yīng)用中DSP也確實需要增加一些處理單元來協(xié)調(diào)工作,而FPGA自然是一種選擇。FPGA在發(fā)展中確實需要考慮增加軟件處理單元以增加實現(xiàn)一些算法標(biāo)準(zhǔn)的靈活性??墒且话愣?,對于批量生產(chǎn)的產(chǎn)品往往FPGA的價格偏高,另外DSP類產(chǎn)品更新?lián)Q代比FPGA更容易,因此DSP還是難以被FPGA所取代。

  DSP在產(chǎn)品規(guī)劃中硬件結(jié)構(gòu)不會有太大變動,而軟件具有更多的兼容性和再用性,因此許多廠商愿意以之為核心,而采用FPGA或PLD作為輔助處理單元。業(yè)界知名的FPGA廠商Xilinx和Altera就將TI的視為合作伙伴,因為他們知道這樣的合作可以起到優(yōu)勢互補(bǔ)的效果,有利于其市場推廣。

  FPGA確實是在不斷提高它們的效率并降低成本。但是,對于消費市場典型的大容量的產(chǎn)品而言,ASIC設(shè)計仍然還是提供最佳投入回報和最低功耗的解決方案。音視潮公司正不斷進(jìn)行項目研究,以期將FPGA的優(yōu)點融入他們的可配置VLIW體系結(jié)構(gòu)中。如果可能的話,那么將來的用戶可以既不舍棄ASIC設(shè)計在成本和功耗上的優(yōu)勢,又可盡情享受PFGA技術(shù)的靈活性。

供應(yīng)商各具優(yōu)勢

  ADI公司的所有產(chǎn)品都集高性能、低功耗以及低成本特點于一體。

  用TI的DSP產(chǎn)品,客戶可以有更多的產(chǎn)品平臺選擇空間,以滿足產(chǎn)品特色化、差異化。

  ADI公司的所有產(chǎn)品都集高性能、低功耗以及低成本特點于一體。

  ADI公司的SHARC處理器已為高性能浮點應(yīng)用進(jìn)行了最優(yōu)化,具有卓越的核心與存儲性能以及突出的I/O吞吐量。在中國市場,SHARC處理器已經(jīng)用于多個應(yīng)用領(lǐng)域,如電源監(jiān)視、測試與測量。

  ADI的TigerSHARC處理器能夠為多處理應(yīng)用提供最高的性能密度,其每秒浮點運(yùn)算達(dá)10億字節(jié)以上(峰值性能)。在中國市場,TigerSHARC處理器主要用于醫(yī)療產(chǎn)品與無線基站。當(dāng)然,產(chǎn)品定價取決于具體應(yīng)用與數(shù)量。我們提供的高性能Blackfin/SHARC數(shù)字信號處理器每塊僅需5美元。

  Blackfin處理器的另一個主要競爭優(yōu)勢是軟件的靈活性。同更多的“僵硬”芯片結(jié)構(gòu)相比,Blackfin處理器允許用戶添加新的特性與功能,只需簡單地更新軟件即可實現(xiàn)。用戶不必增加另外的芯片或等待新的ASIC。這是Blackfin處理器成為MP4產(chǎn)品理想選擇的原因,因為它使得制造商能夠更容易且更迅速地為產(chǎn)品增加新的特性。正是這個優(yōu)勢,使得利用Blackfin處理器生產(chǎn)的便攜式電子產(chǎn)品,成為同類產(chǎn)品中第一個提供高級游戲功能的產(chǎn)品。這也是利用Blackfin處理器生產(chǎn)的便攜式電子產(chǎn)品率先提供移動電視功能的原因,這只需升級軟件并增加一個調(diào)諧器。

  黃耀君 飛思卡爾擁有16位和24位DSP平臺。在16位平臺上面,飛思卡爾面向工業(yè)控制處理將MCU功能嵌入數(shù)字信號處理功能。針對56F8xxx,飛思卡爾將著眼于更小尺寸并帶來更低的成本、更高的MIPS和更低的功率。

  鄭小龍 作為全球DSP的領(lǐng)先者,TI已經(jīng)積累了超過25年的經(jīng)驗,并且在業(yè)界久負(fù)盛名。采用TI的DSP產(chǎn)品,客戶可以有更多的產(chǎn)品平臺選擇空間以滿足產(chǎn)品特色化、差異化,以及方便地升級換代。另外TI的DSP在業(yè)界具有最堅實的客戶基礎(chǔ),目前全球有數(shù)以萬計的工程師熟悉TI的DSP軟硬件設(shè)計,并且正在基于DSP平臺開發(fā)各種新型的產(chǎn)品。還有,TI的DSP第三方網(wǎng)絡(luò)極為龐大,而且得益于TI所推進(jìn)的eXpressDSP的開發(fā)理念。面向未來,可以期待TI在DSP的技術(shù)和應(yīng)用上將有新的超越。

  德州儀器(TI)針對視頻安全監(jiān)控應(yīng)用推出了TMS320DM647與TMS320DM648兩款全新達(dá)芬奇(DaVinciTM)技術(shù)數(shù)字信號處理器(DSPs)。TI致力于通過領(lǐng)先的軟硬件技術(shù)、工具與支持不斷推動數(shù)字視頻市場創(chuàng)新,以滿足包括數(shù)碼錄像機(jī)(DVR)、IP視頻服務(wù)器、機(jī)器視覺系統(tǒng)與高性能成像應(yīng)用等在內(nèi)的多通道視頻安全與基礎(chǔ)局端應(yīng)用的要求。兩款新品建立在TI最新TMS320C64x+TM DSP內(nèi)核基礎(chǔ)上,為基于TMS320DM642的現(xiàn)有視頻處理應(yīng)用提供了無縫移植路徑,在降低整體成本的同時實現(xiàn)性能雙倍提升。最新處理器集成更多新功能,并使視頻系統(tǒng)材料清單(BOM)成本降低40美元。

  新型處理器還支持雙視頻流功能,每個視頻通道都能同時支持監(jiān)控與錄制流。



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