Digitale Signalprozessoren

Wege zu echter Multicore-Tauglichkeit

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Fakt ist, dass praktisch alle Anwendungen eine Kombination verschiedener Verarbeitungsfähigkeiten erfordern, darunter etwa die Signalverarbeitung oder die Ausführung von Steuerungscode. DSP-Cores und ARM RISC-Cores sind ideal für diesen Mix aus unterschiedlichen Verarbeitungsaufgaben geeignet.

Festkomma- und Gleitkomma-Operationen unterstützen

Die neuesten DSP-Cores von Texas Instruments unterstützen sowohl Festkomma- als auch Gleitkomma-Operationen und führen VSP-Operationen mit hohen Taktraten aus, was die Entwicklung und Einrichtung entsprechender Algorithmen erleichtert. Da verschiedene ARM-Cores zur Verfügung stehen, können SoC-Anbieter die Auswahl der RISC-Cores individuell auf die jeweiligen Verarbeitungsanforderungen, die gewünschte Leistungsaufnahme und die verwendete Prozessstufe abstimmen.

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Hinsichtlich der Architektur kommt es darauf an, heterogene Core-Implementierungen zu unterstützen. Während es keine Problem bereitet, auf der Basis einer heterogenen Architektur homogene Lösungen, d.h. ausschließlich mit ARM- oder DSP-Cores bestückte Bausteine zu realisieren, ist das Umgekehrte meistens nicht der Fall, will man keine gravierenden Performance-Einschränkungen in Kauf nehmen.

Bild 1 zeigt die neue KeyStone-Multicore-Architektur von TI, die ein typisches Beispiel für heterogene Multicore-Architekturen ist.

Multicore-Navigator

Die Funktionselemente, aus denen sich die Architektur zusammensetzt, sind so miteinander kombiniert, dass beste Voraussetzungen für flexible und skalierbare Applikationen gegeben sind. Anwendungen wie etwa Mobilfunk-Basisstationen oder die Radar-Array-Verarbeitung haben hinsichtlich der Verarbeitungs- und I/O-Ressourcen einen sehr ähnlichen Bedarf, während die Beschleunigungs- und Coprozessor-Anforderungen völlig unterschiedlich sind.

Layer 1 PHY-Beschleuniger zum Beispiel sind für Mobilfunk-Basisstationen unverzichtbar, aber für die Radar-Verarbeitung werden sie nicht benötigt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein und dieselbe Organisation sowohl Radar- als auch Basisstations-Produkte entwickelt, ist zweifellos gering. Dennoch profitieren beide von den Kostenersparnissen und den großen Stückzahlen, die für den SoC-Entwickler relevant sind.

Wenn eine ganze Produktpalette abgedeckt werden soll, ist die Skalierbarkeit der SoC-Architektur von großer Bedeutung, um unterschiedliche Anforderungen zu berücksichtigen. Das Spektrum der Mobilfunk-Basisstationen etwa reicht heute von kleinen Femtozellen bis zu großen Basisstationen für mehrere Funkzellen. Ähnlich ist es auch bei den Radarsystemen: hier können die Hersteller ebenfalls vor der Aufgabe stehen, große und kleine Geräte zu unterstützen.

Vereinfachung des Software-Ecosystems

Ein Großteil der elementaren Software, deren Funktionalität sich von einem Endgerätehersteller zum anderen kaum unterscheidet, wird häufig von den Multicore-SoC-Entwicklern beigesteuert und bereits integriert. Es geht hier neben den Gerätetreibern auch um Portierungen von Echtzeit-Betriebssystemen (RTOS) und wichtige standardisierte Algorithmen für die jeweiligen Ziel-Applikationen.

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