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用RapidIO提高DSP阵列的性能

2010年03月01日 10:36 次阅读

用RapidIO提高DSP阵列的性能

“采用SERDES(串行/解串器)技术后只需少量引脚就能获得很高的带宽。由于硬件全部承担了协议栈的处理,RapidIO减少了原来仅用于在系统中传输数据的宝贵DSP周期。”Shippen说,“例如,多个飞思卡尔公司的StarCorebased MSC8144四内核器件可以通过RapidIO连接,从而可很容易地为无线基站、视频译码或包交换电话应用创建计算资源。”

另外值得一提的是,RapidIO协议要求半导体器件全局性共享内存,而且可以从多个端点直接访问存储器。像PCI等协议通常使用一个公共的存储器映射,该映射必须在所有连接器件之间共享。

那么,当你必须同时使用PCI和RapidIO时该怎么办呢?在这种情况下可以考虑使用Micro Memory公司的CoSine系列器件,这些器件允许桥接PCI/PCI-X/PCI-Express和SRIO,而且提供一个多端口双倍数据速率(DDR)控制器,允许数据在PCI和SRIO之间实时传送。

系统拓扑类型根据特定应用需求会有所变化。串行RapidIO是最佳选择,因为它具有无可比拟的灵活性,允许开发人员将DSP网络安排成环形、网格或星型拓扑,以方便性能升级。另外,SRIO可以为拓扑中其它DSP器件的级联通信提供更多可用带宽。

“随着系统提出日益矛盾的处理性能要求,如尺寸、重量、处理能力和功耗,FPGA开始被用于执行很多DSP应用中常见的繁重的转换和数据精简任务。”Micro Memory公司产品行销总监Mike Jadon指出。

“不过,我们的许多客户正在异构性处理方法中找到最佳平衡点,这种方法要求FPGA与PowerPC等通用处理器(GPP)一起使用。”Jadon补充道。

“将异构性处理与串行RapidIO等可扩展交换结构互连结合起来已被证明是最有效的方法,可以从技术上乃至成本和上市时间上满足客户的项目要求。”

RapidIO很快被包括摩托罗拉、飞思卡尔、TI和Tundra半导体公司在内的领先嵌入式半导体器件供应商所采纳。像Alcatel、EMC、爱立信和朗讯等OEM厂商也在系统中广泛采用RapidIO。

“单片DSP场”

  如果你需要的所有计算能力靠单个芯片就能轻易实现,而不需要购买多个DSP并用RapidIO或其它方法将它们连接起来,你觉得如何?如果你觉得这听起来还不错的话,那就看看下面这两个器件吧,它们能使你的工作更加轻松。Ambric半导体公司的Am2000整体平行定点TeraOps解决方案采用全局异步、局部同步(GALS)架构,适用于高性能的视频和图像处理市场。Am2000 IC在异步消息通道结构中采用了一整套并行、多指令、多数据(MIMD)阵列(块)的32位精简指令集(RISC)处理器和存储器(图2)。

图2:Ambric Am2000器件结构中包含了一个由两个带DSP扩展指令的RISC核(SRD)和两个不带DSP扩展指令的RISC核(SR)组成的计算单元(CU),因此一共有4个CPU核(左)和一个由4个1KB RAM块和一个动态信道互连组成的RAM单元(右)。
   图2:Ambric Am2000器件结构中包含了一个由两个带DSP扩展指令的RISC核(SRD)和两个不带DSP扩展指令的RISC核(SR)组成的计算单元(CU),因此一共有4个CPU核(左)和一个由4个1KB RAM块和一个动态信道互连组成的RAM单元(右)。


  Ambric公司最出名的是它的结构化对象编程模型,可提供相当简化的平台供快速开发和调试嵌入式设备使用。它还向我们表明为什么面向对象编程(OOP)不再只是软件开发人员的专利。

   你现在也可以借助Eclips集成开发环境(IDE)和Java的优势并利用古老的OOP技术进行应用开发,然后这种架构可以利用传统但优秀的分而治之技术进行处理。未用的处理器及其相关RAM是整体并行架构的关键优势,因为它们可用于调试,而对功能或性能不产生损害。

Cell处理器也在不断进步

   接下来,我们将探讨东芝、索尼和IBM共同努力开发的Cell宽带引擎架构,或简称Cell。Cell处理器的“核心”是功能强大的RISC 6?位双线程IBM PowerPC内核,“核糖体(ribosome)”是一套8个32位协同处理单元(SPE),这些单元都是专用协处理器。每个SPE都是一个浮点单元,能够快速处理单精度和双精度算术运算。

   Cell的“内质网(endoplasmic reTIculum)”由两条高速总线组成。第一条用于Cell内通信,称为基本接口总线(EIB)。第二条被称为FlexIO总线,用于两个或以上Cell处理器连接在一起时Cell间的通信。

  目标应用包括高清晰度显示器、记录设备、娱乐系统、数字成像系统和物理仿真(如科学和结构化工程建模)。Mercury计算机系统公司准备开发多个集成有Cell处理器的服务器类系统。东芝计划开发基于Cell的高清晰电视。

  除此之外,索尼宣布从2006年11月底开始销售人们高度关注的带Cell处理器的PlayStaTIon 3。现在,面对一台运行频率达4GHz、理论上处理能力可达256GFLOPS并且可能比PC还强大得多的游戏机,游戏爱好者怎么会轻易放弃拥有这样一台游戏机的机会呢?

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