ADI的SHARC 2147x系列處理器介紹

　　前言

　　設(shè)計(jì)師現(xiàn)在面臨著一些挑戰(zhàn)，即需要在功率預(yù)算與更高處理精度所需功率之間進(jìn)行折中。這一問題對于那些需要極高運(yùn)算精度，像醫(yī)療設(shè)備、測試和測量設(shè)備以及專業(yè)的音頻組件的便攜式和/或電池供電的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師來說尤為突出。對這些設(shè)計(jì)師來說，有一點(diǎn)點(diǎn)失誤就可能帶來尤為嚴(yán)重的后果，通常必須綜合考慮功耗以及成本因素，在定點(diǎn)和浮點(diǎn)處理精度之間進(jìn)行取舍，取舍的結(jié)果必將大大地影響總體系統(tǒng)性能，從而加大系統(tǒng)安全性。

　　利用ADI公司最新推出的低功耗SHARC 2147x系列32位浮點(diǎn)處理器，便攜式和/或電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)師便不必再通過犧牲處理精度來滿足功率預(yù)算、電路板空間或BOM成本約束等。對于期望為便攜式、高電源效率及小體積設(shè)計(jì)帶來高端處理能力的設(shè)計(jì)師來說，浮點(diǎn)處理精度從未像該系列產(chǎn)品這樣切實(shí)可行或成本低廉。

　　為提高電源效率和節(jié)省空間而優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　浮點(diǎn)DSP為專用的運(yùn)算密集型應(yīng)用而優(yōu)化設(shè)計(jì)，這類應(yīng)用采用復(fù)雜的算法來實(shí)現(xiàn)很高的系統(tǒng)精度。無論這些系統(tǒng)是市政供電還是電池供電，在器件級實(shí)現(xiàn)低功耗和空間節(jié)省都將帶來多方面的好處。

　　例如，醫(yī)療設(shè)備和音樂錄音設(shè)備都是由市政供電的固定安裝設(shè)備，但這些設(shè)備也都具有許多與電池供電設(shè)備相同的嵌入式設(shè)計(jì)目標(biāo)。在這兩種情況下，電能的高效利用相當(dāng)于較低的運(yùn)行成本，而緊湊型設(shè)計(jì)可以確保系統(tǒng)的便攜性和最小的安裝空間。功耗低通常意味著散熱少，這樣有助于確保更高的系統(tǒng)可靠性，并且降低對系統(tǒng)冷卻和室內(nèi)空調(diào)的需求(附帶結(jié)果是電能和空間的節(jié)省)。

　　在電池供電的設(shè)備中，對于延長系統(tǒng)電池壽命和/或每次充電可用的時(shí)間，以及減少系統(tǒng)尺寸和重量以確保在方便攜帶來說，低功耗處理器是至關(guān)重要的。處理器功耗的減小也使設(shè)計(jì)師可以使用更小的電池，獲得更高的功效并節(jié)省空間。對手持設(shè)備來說，低散熱是一個(gè)特別重要的因素，因?yàn)檫@有助于長時(shí)間使用時(shí)不會發(fā)生過熱，進(jìn)而最大限度地提高系統(tǒng)的可靠性和用戶的安全性。

　　適合基于雷達(dá)的汽車電子應(yīng)用/ADAS 的浮點(diǎn)精度

　　SHARC2147x 處理器提供的計(jì)算精度有利于提升基于雷達(dá)的 ADAS性能，包括自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)檢測及十字路口交通警告，為苛刻的安全應(yīng)用實(shí)現(xiàn)最佳的目標(biāo)分辨、多目標(biāo)跟蹤及實(shí)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)。具備低功耗屬性并且能適應(yīng)105攝氏度環(huán)境工作溫度，SHARC2147x處理器滿足了汽車環(huán)境需求并且具有價(jià)格競爭力，可幫助降低 ADAS 選項(xiàng)整體價(jià)格，并加速消費(fèi)者的接受和采用。

　　低功耗、低成本的浮點(diǎn)處理精度

　　ADI新型的低功耗SHARC 2147x系列浮點(diǎn)DSP使便攜式和/或電池供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性提高到新的水平，幫助企業(yè)在新產(chǎn)品和新市場上實(shí)現(xiàn)SHARC高處理精度。通過有效地平衡價(jià)格、性能和功耗，并提供高達(dá)5Mb的片上存儲器，SHARC 2147x系列的處理器實(shí)現(xiàn)了更寬松的功率預(yù)算及緊湊的電路板尺寸，從而可以實(shí)現(xiàn)緊湊型、高效率的便攜式設(shè)計(jì)，將高端信號處理能力應(yīng)用到全新應(yīng)用領(lǐng)域。

　　大小為12x12mm的SHARC 2147x系列處理器功耗僅為363mW(典型應(yīng)用)，處理性能達(dá)到266MHz，片上集成存儲器為5 Mb，每平方毫米芯片上的性能和存儲容量要優(yōu)于任何其他浮點(diǎn)DSP。憑借低熱耗散和高耐熱性能，SHARC 2147x系列處理器可用于只有有限通風(fēng)條件的小電路板上，這使得設(shè)計(jì)師可以將處理任務(wù)和存儲器合并到單一的高性能浮點(diǎn)DSP上。由于使用了較少的元件，設(shè)計(jì)師可以降低BOM成本，降低延時(shí)，并將故障點(diǎn)減到最少，從而提高整體系統(tǒng)的可靠性。所節(jié)省的空間，也使設(shè)計(jì)師能夠在不占用過多電路板空間的條件下，在系統(tǒng)中集成更多的連接、通信以及堅(jiān)固耐用性等方面的功能特性。

　　更高的集成度=更多的能量節(jié)省

　　SHARC 2147系列處理器充足的片上存儲器和先進(jìn)的并行處理能力，自然有利于降低功耗，擴(kuò)大了處理器的低功耗架構(gòu)的價(jià)值，確保大大地降低系統(tǒng)級功耗。這些特性使設(shè)計(jì)師能節(jié)省其他競爭性處理器因與外部存儲器和/或其它處理器之間傳送數(shù)據(jù)所產(chǎn)生的功耗，更不用說那些分配給處理器內(nèi)部組件的功耗。

　　由于集成了5Mb的內(nèi)存，SHARC 2147x系列處理器可以避免使用外部存儲器。通過利用可變指令集架構(gòu)(VISA)，內(nèi)存的使用得到進(jìn)一步優(yōu)化，通過減少指令運(yùn)算代碼長度，可釋放出高達(dá)30%以上的內(nèi)存空間。這些特性也使得SHARC 2147x系列處理器在運(yùn)行代碼時(shí)比采用外部存儲器的其他處理器快得多，因?yàn)闇p少了往來于片外存儲器的數(shù)據(jù)搬移，從而確保了最佳的處理性能。

　　SHARC 2147x系列處理器采用了具有獨(dú)立運(yùn)算單元和DMA處理通道的專用硬件加速器，可在后臺執(zhí)行復(fù)雜的FFT、FIR和IIR濾波，從而釋放MIPS來用于核心處理。這種先進(jìn)的并行處理能力大大提高了總處理帶寬，避免了使用更多額外的處理器，同時(shí)確保了運(yùn)算密集型應(yīng)用的實(shí)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)和處理完整性。

　　有了這些存儲和并行處理特性，設(shè)計(jì)師利用SHARC 2147x系列處理器可大幅節(jié)省功耗。這些特性所帶來的性能提升可進(jìn)一步節(jié)省功耗，確保算法和程序執(zhí)行更快，使得執(zhí)行某一任務(wù)所需的時(shí)間有所減少，從而導(dǎo)致凈功率的節(jié)省。

　　在便攜式醫(yī)療系統(tǒng)與設(shè)備領(lǐng)域保持領(lǐng)先

　　低功耗的浮點(diǎn)數(shù)字信號處理器的出現(xiàn)，已經(jīng)對醫(yī)療設(shè)備市場產(chǎn)生了革命性影響，緊湊型便攜式和/或電池供電的設(shè)備使醫(yī)護(hù)人員以更高的診斷準(zhǔn)確率實(shí)現(xiàn)對患者的現(xiàn)場檢查。將這種復(fù)雜醫(yī)療診斷能力擴(kuò)展到醫(yī)院之外的診所、救護(hù)車或醫(yī)療緊急救助現(xiàn)場，通過這些設(shè)備確保獲得高精確的診斷數(shù)據(jù)，使醫(yī)護(hù)人員能夠利用這些數(shù)據(jù)加速做出治療決策。

　　對于這些應(yīng)用來說，電池壽命也是一個(gè)重要的考慮因素，短暫一瞬就可能意味著生死之別。利用低功耗的SHARC 2147x系列處理器，醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)師能夠在系統(tǒng)中更好地實(shí)現(xiàn)高效率的電源架構(gòu)，從而有助于延長設(shè)備的電池壽命并縮小電路板空間。

　　除醫(yī)療應(yīng)用之外，低功耗的SHARC 2147x系列處理器還非常適用于諸如測試和測量以及專業(yè)音頻這些需要高運(yùn)算精度和系統(tǒng)便攜性的應(yīng)用，無論這些系統(tǒng)是市政供電還是電池供電。對于這些應(yīng)用以及其他應(yīng)用來說，ADI公司的低功耗SHARC 2147x系列處理器能夠使設(shè)計(jì)師在無需降低電源效率的條件下將浮點(diǎn)運(yùn)算精度應(yīng)用于新一代小型系統(tǒng)。

　　ADI公司SHARC浮點(diǎn)數(shù)字信號處理

　　ADI公司的32位浮點(diǎn)SHARC數(shù)字信號處理器基于超級哈佛結(jié)構(gòu)，均衡了優(yōu)異的內(nèi)核和存儲器與突出的I/O吞吐能力。這個(gè)超級哈佛架構(gòu)通過添加一個(gè)具有專用總線的I/O處理器，將程序和數(shù)據(jù)存儲器總線分離的原有概念進(jìn)行了擴(kuò)展。除了滿足對運(yùn)算密集型、實(shí)時(shí)信號處理等方面的應(yīng)用之外，SHARC處理器還集成有大容量存儲器陣列以及專用外設(shè)，從而簡化產(chǎn)品開發(fā)，并縮短上市時(shí)間。

　　綜合開發(fā)與技術(shù)支持生態(tài)系統(tǒng)

　　ADI公司的軟件和硬件開發(fā)工具旨在為工程師提供更方便、更具魯棒性的方法，來幫助他們開發(fā)和優(yōu)化系統(tǒng)，簡化產(chǎn)品開發(fā)過程，并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。SHARC處理器系列利用工程師熟悉的開發(fā)工具，包括VisualDSP++集成開發(fā)和調(diào)試環(huán)境(IDDE)以及EZ-KIT Lite?評估和應(yīng)用原型平臺。豐富的第三方軟件支持網(wǎng)絡(luò)使開發(fā)人員能夠更有效地為各種應(yīng)用設(shè)計(jì)更智能、效率更高的解決方案。