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(dsp是什么意思)-)-DSP到底是个什么鬼)-看完你就懂了
芯片,领域,可编程(dsp是什么意思)-)-DSP到底是个什么鬼)-看完你就懂了
发布时间:2016-12-08加入收藏来源:互联网点击:
TI 公司官网上的主打的四款 DSP 芯片产品
目前, ADI 公司有六款主打产品,分别应用在语音处理、图像处理、过程控制、测控与测量等领域。
ADI 公司主打 DSP 产品及应用领域
摩托罗拉公司也是全球较大的 DSP 芯片生产商,其产品包括定点的和浮点的,专用的和通用的, 16 位和 24 位以及 32 位。 DSP 芯片主要应用于语音处理、通信、数字相机、多媒体、控制等领域。 主打产品有 DSP56000 系列、 DSP56800 系列、DSP56800E 系列、 MSC8100 系列、 DSP56300 系列等。
未来 DSP 技术将向以下几个方面继续发展与更新:
1)DSP 芯核集成度越来越高。
缩小 DSP 芯片尺寸一直是 DSP 技术的发展趋势,当前使用较多的是基于 RISC 结构,随着新工艺技术的引入,越来越多的制造商开始改进DSP 芯核,并且把多个 DSP 芯核、 MPU 芯核以及外围的电路单元集成在一个芯片上,实现了 DSP 系统级的集成电路。
2)可编程 DSP 芯片将是未来主导产品。
随着个性化发展的需要, DSP 的可编程化为生产厂商提供了更多灵活性,满足厂家在同一个 DSP 芯片上开发出更多不同型号特征的系列产品,也使得广大用户对于 DSP 的升级换代。 例如冰箱、洗衣机,这些原来装有微控制器的家电如今已换成可编程 DSP 来进行大功率电机控制。
3)定点 DSP 占据主流。
目前,市场上所销售的 DSP 器件中,占据主流产品的依然是16 位的定点可编程 DSP 器件,随着 DSP 定点运算器件成本的不断低,能耗越来越小的优势日渐明显,未来定点 DSP 芯片仍将是市场的主角。
FPGA芯片与DSP芯片的相爱相杀
FPGA 即现场可编程门阵列, 它是作为专用集成电路(ASIC) 领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。 有了 FPGA 芯片, 可以用程序编一个新发明的 CPU 内核出来,嵌到 FPGA 芯片中去, 并且可以嵌入多个。
FPGA的基本架构
国际 FPGA 市场被四大巨头垄断, 分别是赛灵思、阿尔特拉、美高森美以及莱迪思。阿尔特拉和赛灵思是 FPGA 的发明者,其中阿尔特拉于 1983 年发明世界上第一款可编程逻辑器件,赛灵思于 1985 年公司推出的全球第一款 FPGA 产品 XC2064。 根据2017 年公司财务数据统计,赛灵思营收 23.49 亿美元, 阿尔特拉(被英特尔收购)为 19.02 亿美元,美高森美 FPGA 业务为 4.21 亿美元,莱迪思为 3.86 亿美元。 赛灵思和阿尔特拉两家公司几乎占据了整个国际市场的 90%。
2017 年 FPGA 四巨头市场占有率
FPGA 芯片与 DSP 芯片是有区别的。 DSP 是专门的微处理器,适用于条件进程,特别是较复杂的多算法任务。 FPGA 包含有大量实现组合逻辑的资源,可以完成较大规模的组合逻辑电路设计,同时还包含有相当数量的触发器,借助这些触发器, FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。
2016 年 FPGA 芯片的应用领域
FPGA 芯片与 DSP 芯片是有区别的。 DSP 是专门的微处理器,适用于条件进程,特别是较复杂的多算法任务。 FPGA 包含有大量实现组合逻辑的资源,可以完成较大规模的组合逻辑电路设计,同时还包含有相当数量的触发器,借助这些触发器, FPGA又能完成复杂的时序逻辑功能。
DSP 芯片的通用性相对弱, FPGA 则通用性更强;
DSP 具有软件的灵活性, 而 FPGA 具有硬件的高速性;
DSP 对较低速的事件串联执行, 但是处理前可能会有些时延, 而 FPGA 不能处理多事件, 因为每个事件都有专用的硬件, 但是采用这种专用硬件实现的每个事件的方式可以使各个事件同时执行;
DSP 是按照指令的顺序流来编程的,而 FPGA 是以框图方式编程的, 这样很容易看数据流。
FPGA 芯片与 DSP 芯片的比较
在既强调结构灵活、 通用性,以及处理复杂算法的需求下,往往将 DSP 和 FPGA 联合起来,采用 DSP+FPGA 结构, 或者将 DSP 模块嵌入的 FPGA 芯片中,这也是未来设计的一种趋势。
告别无“芯”之痛, 国产 DSP 获突破
“核高基”重大专项从国家层面大力推动国产高端芯片的研发。 2006 年,国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 年-2020 年)》,“核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品”(简称“核高基重大专项”)位列 16 个科技重大专项首位,也被称之为“01 专项”。
专项的实施极大地提升了我国集成电路产业的发展速度。 2001~2016 年间,我国集成电路市场规模由 1260 亿元增加至约 12000 亿元,占全球市场份额的将近 60%,产业销售额扩大超过 23 倍,由 188 亿元扩大至 4336 亿元。国内对 DSP 方面的研究起步较晚,但是发展较快。 中电科 14 所承担起研发 DSP 芯片的任务。
10 年磨一剑, 14 所跟龙芯公司、清华大学合作开发国产 DSP 芯片华睿 1号在 2012 年通过核高基专项组验收。华睿 1号成功应用于 14所十多型雷达产品中,创造了国产多核 DSP 芯片产品应用的“三个之最”: 雷达装备应用型号最多、单台套应用数量最多和总应用数量最多。 目前, 华睿 2 号已成功研制出,并已经通过所内测试,并将很快推向市场。 下一步, 14 所计划将在华睿 3 号上采用更为先进的制造工艺,进一步提高主频, 提高通用性能, 在专用性能方面采用流处理器方式,提高专用计算的性能,同时降低功耗。
“华睿 1 号”代表国内 DSP 芯片工艺最高水平。 在处理系统设计方面采用了 DSP 和CPU 多核架构设计技术, 实测表明, “华睿 1 号”的处理能力和能耗具有明显优势,运行多任务实时操作系统十分稳定,芯片的整体技术指标达到或优于国际同类产品水平。华睿 1号填补了我国在多核DSP领域的空白,对提高我国高端芯片的自主研发能力、提升我国电子整机装备研制水平、保障国家信息安全等方面具有重大意义与影响。
华睿芯片
魂芯 1 号是由中国电子科技集团第 38 所吴曼青团队研制成功的, 2012 年完成测试。 魂芯一号(BWDSP100) 是一款 32 位静态超标量处理器, 属于 DSP 第二发展阶段的产品。该芯片基于 55nm 制作工艺实现的,具有完全自主知识主权。
魂芯一号
魂芯 1 号达到国际主流 DSP 芯片水平,与美国模拟器件公司(ADI) TS201 芯片新能相近。 TS201 是 ADI 公司的一款主流 DSP 芯片, 它集成了定点和浮点计算功能的高速 DSP。该处理器广泛应用于视频、通信市场和国防军事装备中,适合于大数据量实时处理的应用领域。
魂芯 1 号与 TS201 特性对比
魂芯 1 号是一款高性能通用 DSP,可广泛应用于各类高性能信号处理领域, 典型的整机装备应用包括雷达、声纳、电子对抗等。
魂芯 2 号 A 刚刚发布, 单核性能超过当前国际同类芯片性能 4 倍。 2018 年 4 月 23日, 中国电科 38 所发布了 魂芯 2 号 A, 该芯片采用全自主体系架构,研发历时 6年, 相对于魂芯 1 号,魂芯 2 号 A 性能提升了 6 倍,通过单核变多核、扩展运算部件、升级指令系统等手段,使器件性能千亿次浮点运算同时,具有相对良好的应用环境和调试手段;单核实现 1024 浮点 FFT (快速傅里叶变换)运算仅需 1.6 微秒,运算效能比德州仪器公司 TMS320C6678 高 3 倍,实际性能为其 1.7 倍,器件数据吞吐率达每秒 240Gb。
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