多核TMS320C66x性能高达10GHz (TI)

时间：2011-09-03

　　日前，德州仪器 (TI) 宣布推出数字信号处理器 (DSP) TMS320C66x与4款全新可扩展型C66x器件，从而可提供业界性能的多内核DSP，并进一步印证了其对高性能嵌入式处理领域创新的一贯承诺。TI目前推出的首款10 GHz DSP采用多个1.25 GHz DSP内核构建，在单个器件上完美整合了320 GMAC与160 GFLOP定点及浮点性能。如独立的BDTI基准测试所示，TIC66x DSP内核性能可超出业界所有其它DSP内核，是首款同时获得定点与浮点性能评分的DSP。

　　上文所提到的DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是值得称道的两大特色。

　　基础设施开发人员通过使用TI C66x多内核DSP，现在可更便捷地设计软件可升级的集成型低功耗、低成本平台，从而可充分满足关键任务等市场的需求，其中包括公共安全、医疗、高端影像、检测、自动化、高性能计算以及网络等。C66x DSP系列采用TIKeyStone多内核架构，不但可限度地提高片上数据流的吞吐量，而且还可消除可能出现的瓶颈问题，从而可帮助开发人员全面利用 DSP 内核的强大处理功能。该系列包括 3款采用双核、4核及8核的引脚兼容型多内核DSP，分别为TMS320C6672、TMS320C6674与TMS320C6678，以及一款4核通信片上系统 (SoC) TMS320C6670。

　　据德州仪器半导体事业部业务拓展经理丁刚介绍，和以往架构相比，KeyStone采用了TeraNet的多内核导航，且扩展性更好。此外，这一架构不仅支持C66x处理器，也支持ARM内核的集成，非常灵活，未来TI也可能推出基于该架构的ARM+DSP多核系统。

　　通过TI多内核软件开发套件 (MC-SDK)、综合多内核工具套件以及广泛的软硬件合作伙伴社群，客户可全面利用TI多内核硅芯片架构的强大功能，其可帮助他们为基础设施应用开发创新型产品。此外，C66x多内核 DSP还与TI现有的TMS320C6000? DSP软件兼容，这有助于厂商重复利用现有的软件，并可保护IT投资。

　　对制造商而言，无论是FPGA、GPU还是其它DSP，该市场领域其它器件都无法实现通过单个器件支持计算密集型产品开发所需的全部重要特性：

　1.高性能（按GHz、GMAC与GFLOP的总体性能算）；
　2.集成浮点功能；
　3.实时信号处理；
　4.低功耗；
　5.简化的多内核开发。

　　TI通信基础设施业务部总经理Brian Glinsman指出：“我们的低功耗C66x多内核器件是一个极具竞争力的、改变市场格局的产品系列，其可为开发人员提供低成本解决方案以及前所未有的高性能，能够充分满足产业及客户需求。同时，我们易于编程的KeyStone多内核架构与代码兼容型C66x DSP内核则可帮助开发人员缩短开发时间，设计出满足未来需求的软件可升级产品。”

　　TI第三方网络是一个社区，社区中深受尊敬、颇具规模的公司所提供的产品与服务均支持TI DSP。为C66x系列多内核器件提供支持解决方案的公司包括：

　　软件合作伙伴：3L、Azcom Technologies、Critical Blue、ENEA、MimoOn、Nash Technologies、Polycore Software以及Tata Elxsi；
　　硬件合作伙伴：Advantech、Blackhawk以及CommAgility

DSP发展轨迹

　　DSP产业在约40年的历程中经历了三个阶段：阶段，DSP意味着数字信号处理，并作为一个新的理论体系广为流行。随着这个时代的成熟，DSP进入了发展的第二阶段，在这个阶段，DSP代表数字信号处理器，这些DSP器件使我们生活的许多方面都发生了巨大的变化。接下来又催生了第三阶段，这是一个赋能(enablement)的时期，我们将看到DSP理论和DSP架构都被嵌入到SoC类产品中。” 阶段，DSP意味着数字信号处理。 80年代开始了第二个阶段，DSP从概念走向了产品，TMS32010所实现的出色性能和特性备受业界关注。方进先生在一篇文章中提到，新兴的DSP业务同时也承担着巨大的风险，究竟向哪里拓展是生死攸关的问题。当设计师努力使DSP处理器每MIPS成本降到了适合于商用的低于10美元范围时，DSP在军事、工业和商业应用中不断获得成功。到1991年，TI推出价格可与16位微处理器不相上下的DSP芯片，首次实现批量单价低于5美元，但所能提供的性能却是其5至10倍。到90年代，多家公司跻身DSP领域与TI进行市场竞争。TI提供可定制 DSP——cDSP，cDSP 基于内核 DSP的设计可使DSP具有更高的系统集成度，大加速了产品的上市时间。同时，TI瞄准DSP电子市场上成长速度快的领域。到90年代中期，这种可编程的DSP器件已广泛应用于数据通信、海量存储、语音处理、汽车电子、消费类音频和视频产品等等，其中为辉煌的成就是在数字蜂窝电话中的成功。这时，DSP业务也一跃成为TI的业务，这个阶段DSP每MIPS的价格已降到10美分到1美元的范围。 21世纪DSP发展进入第三个阶段，市场竞争更加激烈，TI及时调整DSP发展战略全局规划，并以全面的产品规划和完善的解决方案，加之全新的开发理念，深化产业化进程。成就这一进展的前提就是DSP每MIPS价格目标已设定为几个美分或更低。

DSP未来发展

　　1、数字信号处理器的内核结构进一步改善,多通道结构和单指令多重数据(SIMD)、特大指令字组(VLIM)将在新的高性能处理器中将占主导地位,如Analog Devices的 ADSP-2116x。

　　2、DSP 和微处理器的融合:微处理器是低成本的，主要执行智能定向控制任务的通用处理器能很好执行智能控制任务，但是数字信号处理功能很差。而DSP的功能正好与之相反。在许多应用中均需要同时具有智能控制和数字信号处理两种功能，如数字蜂窝电话就需要监测和声音处理功能。因此,把DSP和微处理器结合起来，用单一芯片的处理器实现这两种功能，将加速个人通信机、智能电话、无线网络产品的开发，同时简化设计,减小PCB体积，降低功耗和整个系统的成本。例如,有多个处理器的Motorola公司的DSP5665x,有协处理器功能的Massan公司FILU-200，把MCU功能扩展成DSP和MCU功能的TI公司的TMS320C27xx以及Hitachi公司的SH-DSP，都是DSP和MCU融合在一起的产品。互联网和多媒体的应用需要将进一步加速这一融合过程。

　　3、DSP 和CPU的融合：大多数GPP如Pentium 和PowerPC都是SIMD指令组的超标量结构，速度很快。LSI Logic 公司的LSI401Z采用CPU的分支预示和动态缓冲技术，结构规范，利于编程，不用担心指令排队，使得性能大幅度提高。Intel公司涉足数字信号处理器领域将会加速这种融合。

　　4、DSP 和SOC的融合：SOC(System-On-Chip)是指把一个系统集成在一块芯片上。这个系统包括DSP 和系统接口软件等。比如Virata公司购买了LSI Logic公司的ZSP400处理器内核使用许可证，将其与系统软件如USB、10BASET、以太网、UART、GPIO、HDLC等一起集成在芯片上，应用在xDSL上，得到了很好的经济效益。因此，SOC芯片近几年销售很好，由1998年的1.6亿片猛增至1999年的3.45亿片。1999年，约39%的SOC产品应用于通讯系统。今后几年，SOC将以每年31%的平均速度增长，到2004年将达到13亿片。毋庸置疑，SOC将成为市场中越来越耀眼的明星。

　　5、DSP 和FPGA的融合：FPGA是现场编程门阵列器件。它和DSP集成在一块芯片上，可实现宽带信号处理，大大提高信号处理速度。据报道，Xilinx 公司的Virtex-II FPGA对快速傅立叶变换(FFT)的处理可提高30倍以上。它的芯片中有自由的FPGA可供编程。Xilinx公司开发出一种称作Turbo卷积编译码器的高性能内核。设计者可以在FPGA中集成一个或多个Turbo内核，它支持多路大数据流，以满足第三代(3G)WCDMA无线基站和手机的需要，同时大大节省开发时间，使功能的增加或性能的改善非常容易。因此在无线通信、多媒体等领域将有广泛应用。

DSP技术的应用

　　语音处理：语音编码、语音合成、语音识别、语音增强、语音邮件、语音储存等。
　　图像/图形：二维和三维图形处理、图像压缩与传输、图像识别、动画、机器人视觉、多媒体、电子地图、图像增强等。
　　军事；保密通信、雷达处理、声呐处理、导航、定位、跳频电台、搜索和反搜索等。
　　仪器仪表：频谱分析、函数发生、数据采集、地震处理等。
　　自动控制：控制、深空作业、自动驾驶、机器人控制、磁盘控制等。
　　医疗：助听、超声设备、诊断工具、病人监护、心电图等。
　　家用电器：数字音响、数字电视、可视电话、音乐合成、音调控制、玩具与游戏等。
　　生物医学信号处理。

主要性能及优势

主要特性与优势

　　TI综合评估板 (EVM) 可简化C66x多内核器件的开发与评估。设计人员可通过TMDXEVM6670L或TMDXEVM6678L启动TMS320C6670或TMS320C6678 处理器的开发。这两款EVM均包含MC-SDK、Code Composer Studio软件以及应用／演示代码套件，可帮助编程人员迅速使用该平台。两款 EVM 与C66x系列处理器目前均已开始接收订单，并将于2011年第1季度开始供货。

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