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StarCore DSP结构 一种可扩展的手持设备设计方案
StarCore DSP Architecture A Scalable Alternative for Handset Designs
■StarCore LLC 市场部经理 David Rosado

充分利用各种DSP应用上现有的软件对加速产品上市至为重要。这一点在支持最新标准的产品上体现得尤为明显。例如第三代移动通信对各种形式无线手持设备的需要在迅速增长,其中包括以声音、数据及媒体为主的平台等。

随着可升级DSP结构的出现,数字手持设备的OEM厂商可以使软件得到最大程度的重新利用,对设计的性能、功耗和成本进行优化,并切实减少工程风险。

有两种方式可以对DSP结构进行扩展:1)采用单个内核,可以实现性能、功耗以及编码长度(成本)的最佳折衷方案,并能应用于一系列产品。2)采用单个可综合的内核,通过对DSP内核进行重新定位,采用不同水平的半导体制造工艺,可以满足不同的性能需求。本文将讨论StarCore 可扩展DSP结构的一些特点以及与其配合使用的灵活的指令集,该DSP结构与指令集配合可使整个系列产品的性能得到高效发挥,可应用于具有不同需要的一系列无线手持设备。


可扩展、单一内核


尽管3G标准允许更高的数据速率,但以语音为主的手持设备仍有很大的需求,该类产品最注重的是电池寿命和成本。DSP内核必须高效地提供各种控制功能(使得代码紧凑),且消耗很少的能量。

在另外一些应用中,3G标准驱使手持设备以数据或媒体为主,这些产品可以支持浏览简单的文本、欣赏图片或视频,并提供语音通信。DSP必须能够满足这些功能的需求并把电池消耗降到最低。

为了支持产品系列(如3G无线手持设备)在不同功能、功耗和成本方面的要求,StarCore定义DSP单核应该具有如下四个关键属性:1)高效的编译2)性能3)低功耗4)紧凑的代码。

相应地,StarCore DSP结构基于16位的正交指令集。结合该DSP结构的五级管线,这个编程模型可以产生高效的编译代码。StarCore曾利用一个自适应多速率(AMR)语音编码器的C语言实现在其可扩展DSP中进行评测,结果与不可扩展的类似DSP相比,编译后的代码需要的循环时间减少了40%,代码占用空间减少了50%。

因为无线手持设备对于低功耗的要求十分严格,StarCore的DSP内核结构不仅具有低功耗待机模式,还引入了高效的管线和分配单元。


利用可综合内核实现不同功能


当今的综合工具十分复杂,可以比任何一个设计人员考虑更多的因素,因此可以得到具有最佳的定时(例如频率)、大小(成本)以及功耗的逻辑电路。脱离这些工具进行的尝试结果往往不理想。独立于技术的设计具有如下优点:

1)可以将设计简单快捷地重新定位到不同的库和工艺水平,从而使得产品上市时间更短。
2)通过快速综合可以在短期内开发出大量的解决方案,并且重复这一过程直到达到明确要求的目标。

在实际应用中,StarCore完全可综合的内核可满足不同的性能要求。该内核可以采用高水平的半导体制造工艺,以满足需要数百MHz的基站应用的要求。相同的内核设计可采用低漏电工艺重新综合实现,以满足手持设备在较低性能、低成本和超低电池能耗方面的要求;这可以将产品设计对资源和时间的消耗降到最少,提高效率和技术重用,从而取得更大的收益。


长度可变的指令集


StarCore的DSP系列使用一组独有的高性能可变长度的指令集(VLES),该指令集集中相关指令来获取内核中并行处理单元的数目和种类。要支持MPEG-4 视频、MP3 音频、IP语音(VOIP)或JPEG 2000图像等功能,无线手持设备需要这一量级的性能。VLES的使用可以充分利用16位的ISA,代码量将大大减少。这也可以减少系统的内存需求,从而降低成本。


总结


在为低端和高端产品开发DSP应用的时候,OEM厂商希望重新利用现有应用软件代码以减少产品投放市场的时间,降低成本和风险。通过使用StarCore的可扩展的DSP结构可以实现这些目标。

         
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