针对当今的DSP应用调整处理器性能

对于坚固耐用的 DSP ［数字信号处理］ 处理器卡，在处理器性能、内存带宽、I/O 带宽和加固性之间取得平衡非常重要。任何这些属性的缺陷都会限制可实现的性能。由于 3U OpenVPX 板上可用的空间有限，设计人员和用户必须在最大化和/或最小化尺寸方面做出权衡。

DSP算法的处理要求因情况而异，但一般来说，给定卡的SWaP ［尺寸、重量和功耗］应在其典型操作约束内最大化。多余的能力只是坐在那里不会给用户带来任何东西。您不会将 BOSS 302 发动机放在福特平托中！同样，处理器的性能必须与其所处的环境和它可以支持的 I/O 带宽相平衡。

DSP 系统设计人员必须确定其应用需要多少处理器性能：多线程性能还是单线程性能更重要？需要多少GFLOPS或MIPS？处理器需要多少内存带宽？内存带宽还是内存容量更重要？需要多少 I/O 带宽？

在评估DSP应用时，必须考虑处理部分以及摄取或生成的数据量。内存带宽要求可能因应用程序而异，当数据块无法在内部缓存中完全处理时，内存带宽要求变得至关重要。英特尔服务器级产品具有两个以上的内存插槽，以支持更高的内核数量;英特尔通过 Ice Lake D 处理器将同样的功能带到了嵌入式世界，以确保内存带宽可用于支持以更高数据速率运行的多个内核。额外的内存组可以提供 50% 到 100% 的内存带宽，这是充分利用处理器内核的关键。

理想情况下，系统工程师将在选择 DSP 模块之前执行基于模型的系统工程 （MBSE） 建模。这为他们提供了DSP引擎运行特定ISR/EW（情报、监视、侦察/电子战）应用程序所需的参数和特性的准确知识。随着MBSE方法变得越来越普遍，系统工程师在选择模块之前的复杂性只会增加。

如今，集成度更高、功能更强大的处理器带来了相应的散热。为最大处理能力付出的代价通常比系统所能管理的热量更多，导致投资浪费，因为设备无法在坚固耐用的应用中满负荷运行。与其自动追求最大的GFLOPS和MIPS马力，不如调整DSP模块决策的大小。设计人员应评估器件的性能对于其应用是否过分，是否有足够的优化内存和 I/O 带宽来支持他们所支付的性能，以及是否有办法将模块冷却到所需的性能水平。否则，处理器可能会节流（降低其时钟速度）并提供比纸上预期的低得多的性能。

旨在平衡系统工程师必须考虑的变量范围的DSP模块的一个示例是Curtiss-Wright的CHAMP-XD3，它使用英特尔Ice Lake D处理器的10核版本。（图 1。3U OpenVPX 模块符合 SOSA 技术标准 1.0，旨在支持处理器在其目标温度范围内接近最大利用率。它经过优化，可充分利用 Ice Lake D 处理器内置的丰富处理和 I/O 功能。例如，处理器支持最大数量的内存组，提供的带宽比前几代产品多 50% 以上。该板支持 SOSA 有效负载配置文件，该配置文件具有 40 GbE 数据平面和多达 16 个 PCIe 通道，用于到 FPGA 和 GPGPU 卡的超宽数据路径。虽然存在该处理器的高端版本，最高功率为 115 W，但在典型的坚固防御环境中使用该设备可能会导致最小的额外性能提升（如果有的话），因为会发生强烈的限制。

为应用选择合适的 DSP 引擎并不像在 3U OpenVPX 外形上设计性能最高的处理器那么简单。最高端处理器的散热挑战和功耗要求可能使应用难以充分利用更高内核但更热的设备可以提供的额外性能水平。此外，必须存在 I/O 和内存带宽，以保持处理器引擎的良好供给。

审核编辑：郭婷