針對當(dāng)今的DSP應(yīng)用調(diào)整處理器性能

對于堅(jiān)固耐用的 DSP ［數(shù)字信號處理］ 處理器卡，在處理器性能、內(nèi)存帶寬、I/O 帶寬和加固性之間取得平衡非常重要。任何這些屬性的缺陷都會限制可實(shí)現(xiàn)的性能。由于 3U OpenVPX 板上可用的空間有限，設(shè)計(jì)人員和用戶必須在最大化和/或最小化尺寸方面做出權(quán)衡。

DSP算法的處理要求因情況而異，但一般來說，給定卡的SWaP ［尺寸、重量和功耗］應(yīng)在其典型操作約束內(nèi)最大化。多余的能力只是坐在那里不會給用戶帶來任何東西。您不會將 BOSS 302 發(fā)動機(jī)放在福特平托中！同樣，處理器的性能必須與其所處的環(huán)境和它可以支持的 I/O 帶寬相平衡。

DSP 系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須確定其應(yīng)用需要多少處理器性能：多線程性能還是單線程性能更重要？需要多少GFLOPS或MIPS？處理器需要多少內(nèi)存帶寬？內(nèi)存帶寬還是內(nèi)存容量更重要？需要多少 I/O 帶寬？

在評估DSP應(yīng)用時(shí)，必須考慮處理部分以及攝取或生成的數(shù)據(jù)量。內(nèi)存帶寬要求可能因應(yīng)用程序而異，當(dāng)數(shù)據(jù)塊無法在內(nèi)部緩存中完全處理時(shí)，內(nèi)存帶寬要求變得至關(guān)重要。英特爾服務(wù)器級產(chǎn)品具有兩個(gè)以上的內(nèi)存插槽，以支持更高的內(nèi)核數(shù)量;英特爾通過 Ice Lake D 處理器將同樣的功能帶到了嵌入式世界，以確保內(nèi)存帶寬可用于支持以更高數(shù)據(jù)速率運(yùn)行的多個(gè)內(nèi)核。額外的內(nèi)存組可以提供 50% 到 100% 的內(nèi)存帶寬，這是充分利用處理器內(nèi)核的關(guān)鍵。

理想情況下，系統(tǒng)工程師將在選擇 DSP 模塊之前執(zhí)行基于模型的系統(tǒng)工程 （MBSE） 建模。這為他們提供了DSP引擎運(yùn)行特定ISR/EW（情報(bào)、監(jiān)視、偵察/電子戰(zhàn)）應(yīng)用程序所需的參數(shù)和特性的準(zhǔn)確知識。隨著MBSE方法變得越來越普遍，系統(tǒng)工程師在選擇模塊之前的復(fù)雜性只會增加。

如今，集成度更高、功能更強(qiáng)大的處理器帶來了相應(yīng)的散熱。為最大處理能力付出的代價(jià)通常比系統(tǒng)所能管理的熱量更多，導(dǎo)致投資浪費(fèi)，因?yàn)樵O(shè)備無法在堅(jiān)固耐用的應(yīng)用中滿負(fù)荷運(yùn)行。與其自動追求最大的GFLOPS和MIPS馬力，不如調(diào)整DSP模塊決策的大小。設(shè)計(jì)人員應(yīng)評估器件的性能對于其應(yīng)用是否過分，是否有足夠的優(yōu)化內(nèi)存和 I/O 帶寬來支持他們所支付的性能，以及是否有辦法將模塊冷卻到所需的性能水平。否則，處理器可能會節(jié)流（降低其時(shí)鐘速度）并提供比紙上預(yù)期的低得多的性能。

旨在平衡系統(tǒng)工程師必須考慮的變量范圍的DSP模塊的一個(gè)示例是Curtiss-Wright的CHAMP-XD3，它使用英特爾Ice Lake D處理器的10核版本。（圖 1。3U OpenVPX 模塊符合 SOSA 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1.0，旨在支持處理器在其目標(biāo)溫度范圍內(nèi)接近最大利用率。它經(jīng)過優(yōu)化，可充分利用 Ice Lake D 處理器內(nèi)置的豐富處理和 I/O 功能。例如，處理器支持最大數(shù)量的內(nèi)存組，提供的帶寬比前幾代產(chǎn)品多 50% 以上。該板支持 SOSA 有效負(fù)載配置文件，該配置文件具有 40 GbE 數(shù)據(jù)平面和多達(dá) 16 個(gè) PCIe 通道，用于到 FPGA 和 GPGPU 卡的超寬數(shù)據(jù)路徑。雖然存在該處理器的高端版本，最高功率為 115 W，但在典型的堅(jiān)固防御環(huán)境中使用該設(shè)備可能會導(dǎo)致最小的額外性能提升（如果有的話），因?yàn)闀l(fā)生強(qiáng)烈的限制。

為應(yīng)用選擇合適的 DSP 引擎并不像在 3U OpenVPX 外形上設(shè)計(jì)性能最高的處理器那么簡單。最高端處理器的散熱挑戰(zhàn)和功耗要求可能使應(yīng)用難以充分利用更高內(nèi)核但更熱的設(shè)備可以提供的額外性能水平。此外，必須存在 I/O 和內(nèi)存帶寬，以保持處理器引擎的良好供給。

審核編輯：郭婷