DSP是對數(shù)字信號進行高速實時處理的專用處理器。在當今的數(shù)字化的背景下，DSP以其高性能和軟件可編程等特點，已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域增長最迅速的產(chǎn)品之一，人們對其性能、功耗和成本也提出了越來越高的要求，迫使DSP廠商開始在單一矽片上集成更多的處理器內(nèi)核。本文分析了多核DSP必須面臨的挑戰(zhàn)，介紹了一些常見的多核DSP產(chǎn)品。

數(shù)字信號處理器（DSP）是對數(shù)字信號進行高速實時處理的專用處理器。在當今的數(shù)字化的背景下，DSP以其高性能和軟件可編程等特點，已經(jīng)成為電子工業(yè)領(lǐng)域增長最迅速的產(chǎn)品之一。據(jù)市場研究公司In-Stat的最新報告，全球DSP市場今後將一直保持高速增長，其中2004年的付運量估計為15億顆，2009年該數(shù)字可望達到28億顆。其中，浮點DSP的應(yīng)用市場可望從2004年的10億美元增長到2009年的22億美元。因此，全球DSP市場的前景非常廣闊，DSP已成為數(shù)字通信、智慧控制、消費類電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，而通信市場2009年的比例可望達到61%。

Forward Concepts公布的DSP/無線市場報告指出，Q2/2006 DSP晶片付運量較Q1上升了3.3%，達21億美元。報告指出，雖然無線依然主宰著DSP市場72%的份額，其Q2增長幅度僅有2.8%，而來自汽車和消費領(lǐng)域的增長則分別高達38.7%和37.2%。數(shù)據(jù)顯示，亞太地區(qū)依然是DSP的主要應(yīng)用市場，而嵌入式DSP則占據(jù)了66%以上的市場份額。

圖1 DSP市場概況

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴大以及終端產(chǎn)品性能的日益豐富，人們對DSP系統(tǒng)的性能、功耗和成本提出了越來越高的要求，迫使DSP廠商開始在單一矽片上集成更多的處理器內(nèi)核，於是多核DSP應(yīng)運而生。

1、多核DSP關(guān)鍵技術(shù)

晶片制造工藝技術(shù)的進步和SoC設(shè)計與驗證水準的提升分別是多核DSP誕生的硬體基礎(chǔ)和軟件基礎(chǔ)。

目前，DSP巨頭德州儀器公司（TI）的DSP晶片生產(chǎn)工藝已經(jīng)達到75nm水準，能夠在一塊僅有拇指大小的單晶片上集成8個TMS320DSP內(nèi)核。同時，多核DSP也離不開SoC設(shè)計水準的進步。SoC設(shè)計可以對整個系統(tǒng)的模型演算法、軟硬體功能、晶片結(jié)構(gòu)、各電路模塊直至器件的設(shè)計進行綜合考慮，可以在同樣的工藝條件下，實現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)指標。

以下介紹多核DSP必須面對的一些關(guān)鍵技術(shù)∶軟硬體協(xié)同設(shè)計、軟硬體協(xié)同驗證、IP核生成與復(fù)用、高速互連總線、低功耗設(shè)計等。

（1）低功耗

多核DSP帶來了更高的性能，但它相比傳統(tǒng)的單核DSP也帶來了更大的功耗。嵌入式應(yīng)用，例如手機、數(shù)碼相機等對功耗非常敏感。在以前的2G通信時代，人們習(xí)慣了200小時待機時間的手機，當然很難接受待機時間僅僅為一天的3G手機。因此多核DSP必須解決的第一大技術(shù)難題就是如何有效的降低平均功耗。

從硬體技術(shù)上來看，可以采用動態(tài)電源管理技術(shù)，設(shè)置全速、半速、休眠等工作模式，根據(jù)當前的任務(wù)強度和功耗監(jiān)測信息，及時調(diào)整電壓和頻率，關(guān)閉暫時不使用的模塊，以降低功耗。另外，根據(jù)特定的應(yīng)用需求，設(shè)置專門的協(xié)處理器，同樣可以減少DSP內(nèi)核的運算強度。

從軟件技術(shù)上來看，在編譯指導(dǎo)下的多核DSP低功耗優(yōu)化技術(shù)非常具有潛力。低功耗編譯技術(shù)主要包括編譯指導(dǎo)的動態(tài)電壓調(diào)節(jié)、多線程功耗模型下的低功耗編譯調(diào)度等。在操作系統(tǒng)的支持下，通過合理的調(diào)度，使處理器資源與演算法需求相適應(yīng)，例如在DSP核+MCU的模式下，MCU就不應(yīng)該處理DSP的有關(guān)程式。

（2）互連與存儲系統(tǒng)

隨著晶片面積的增大，長線互連延遲和信號完整性已經(jīng)成為制約晶片主頻的關(guān)鍵因素。當片上DSP核較少時，可用簡單的總線結(jié)構(gòu)或者Crossbar互連；當DSP核較多時可用二維mesh網(wǎng)絡(luò)、3D Toru s等進行互連，設(shè)計者必須在網(wǎng)絡(luò)開銷以及多核之間耦合的程度之間進行權(quán)衡，同時還要注意互連拓撲的可擴展性。為提高互連性能，應(yīng)該采用高頻、高帶寬的超深亞微米片上互連結(jié)構(gòu)，以便高效地實現(xiàn)節(jié)點間通信。

針對數(shù)據(jù)密集型的應(yīng)用，多核DSP必須解決存儲系統(tǒng)的效率問題。為此，必須要解決一系列關(guān)鍵技術(shù)，例如應(yīng)該設(shè)計多大的片內(nèi)存儲器？數(shù)據(jù)的共用和通信在存儲層次的哪一級來完成？Cache一致性在哪一級實現(xiàn)更合理？是通過片內(nèi)共用存儲器還是高速總線進行多核之間的通信？存儲結(jié)構(gòu)如何支持多線程的應(yīng)用？

（3）編譯技術(shù)與操作系統(tǒng)

多核DSP能否發(fā)揮最高的性能，在很大程度上取決於編譯優(yōu)化和嵌入式操作系統(tǒng)的有力支持。例如，多核DSP對多線程程式能夠提供較高的性能，但是對于單線程應(yīng)用的性能反而不高，甚至比單核DSP的性能還要低。

采用硬體動態(tài)提取線程是一種方法，但編譯器更要擔負起自動并行化的工作，即將串列程式自動地轉(zhuǎn)換為等價的多線程并行代碼，使用戶不關(guān)心疊代空間劃分、數(shù)據(jù)共用、線程調(diào)度和同步等細節(jié)，減輕用戶負擔。 更重要的是多線程優(yōu)化編譯技術(shù)，包括線程并發(fā)機制的實現(xiàn)、線程調(diào)度、線程級前瞻執(zhí)行等技術(shù)。

多核之間的任務(wù)調(diào)度是充分利用多處理器性能的關(guān)鍵。為滿足實時處理的要求，均衡各處理器負載，需要研究的任務(wù)調(diào)度機制有分散式實時任務(wù)調(diào)度演算法、動態(tài)任務(wù)遷移技術(shù)等。已有的幾種嵌入式操作系統(tǒng)，例如μcLinux、PalmOS、WinCE等，都還無法有效地支持多核處理器。嵌入式多核操作系統(tǒng)的研究任重而道遠。

（4）應(yīng)用開發(fā)環(huán)境

嵌入式應(yīng)用的特點決定了開發(fā)人員必須能夠在很短的時間內(nèi)推出能夠為市場所接受的應(yīng)用系統(tǒng)。為此，多核DSP供應(yīng)商必須為用戶提供簡便易用的開發(fā)、調(diào)試環(huán)境。但是面向多核處理器的編程環(huán)境始終是不成熟的，并行程式開發(fā)技術(shù)一直難以普及。

為此，我們可以借鑒多核通用微處理器的編程模式，即消息傳遞程式設(shè)計模式MPI和基於編譯指導(dǎo)命令的程式設(shè)計模式OpenMP。但是，最終的發(fā)展趨勢還將是集成化的VSP（Virtual Single Processor，虛擬單處理器模型）開發(fā)環(huán)境，在這一環(huán)境下用戶能夠像開發(fā)單處理器程式一樣去開發(fā)多核應(yīng)用系統(tǒng)，在同一平臺上完成編程、調(diào)試、編譯優(yōu)化和連機測試的過程。

例如，Cradle公司在推出CT3600系列多核DSP的同時，還推出了相應(yīng)的多核開發(fā)工具，包括ANSI C編譯器、針對DSP進行了時序優(yōu)化的Cradle C語言、eCOS實時操作系統(tǒng)、INSPECTORTM代碼開發(fā)與調(diào)試器和RDS3600硬體開發(fā)平臺等，從而為用戶提供了一攬子的解決方案。

2、多核DSP的應(yīng)用

（1）3G移動通信

多核DSP最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一就是3G數(shù)字移動通信。其中包括基站和移動終端兩方面的應(yīng)用。基站所使用的DSP更注重高性能，對成本和功耗不是非常敏感。而移動終端要面向具體的用戶，設(shè)計時必須在功能、功耗、體積、價格等方面進行綜合考慮，因此移動終端對DSP處理器的要求更加苛刻。

2G數(shù)字蜂窩電話的核心處理器都是基於雙處理器結(jié)構(gòu)的，即包含1個DSP和1個RISC微控制器（MCU）。DSP用來實現(xiàn)通信協(xié)議棧中物理層協(xié)議的功能；而MCU則用來支援用戶操作介面，并實現(xiàn)上層通信協(xié)議的各項功能。

3G數(shù)字移動通信標準增加了通信帶寬，并更加強調(diào)高級數(shù)據(jù)應(yīng)用，例如可視電話、GPS定位、MPEG4播放等。這就對核心處理器的性能提出了更高的要求，即能夠同時支持3G移動通信和數(shù)據(jù)應(yīng)用。在現(xiàn)代化的3G系統(tǒng)中，對處理速度的要求大概要超過60-130億次每秒運算。如果用現(xiàn)有的DSP，需要20-80片低功耗DSP晶片才能滿足要求。因此，承擔這一重任的多核DSP處理器晶片必須在功耗增長不大的前提下大幅度提高性能，并且要具備強大的多任務(wù)實時處理能力。多核DSP在嵌入式操作系統(tǒng)的實時調(diào)度下，能夠?qū)⒍鄠€任務(wù)劃分到各個內(nèi)核，大大提高了運算速度和實時處理性能。這些特點將使3G手機能夠同時支援實時通信和用戶互動式多媒體應(yīng)用，支援用戶下載各種應(yīng)用程式。圖2給出了一種3G通信多核DSP處理器的架構(gòu)。

圖2 3G通信多核DSP處理器架構(gòu)

（2）數(shù)字消費類電子

DSP是數(shù)字消費類電子產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件，這類產(chǎn)品的更新?lián)Q代非?？?，對核心DSP的性能追求也無越來越苛刻。

由於DSP的廣泛應(yīng)用，數(shù)字音響設(shè)備得以飛速發(fā)展，帶數(shù)碼控制功能的多通道、高保真音響逐漸進入人們的生活。此外，DSP在音效處理領(lǐng)域也得到廣泛采用，例如多媒體音效卡。在語音識別領(lǐng)域，DSP也大有用武之地。Motorola公司等廠商正在開發(fā)基於DSP的語音識別系統(tǒng)。

數(shù)字視頻產(chǎn)品也大量采用高性能DSP。例如數(shù)碼攝像機，已經(jīng)能夠?qū)崟r地對圖像進行MPEG4壓縮并存儲到隨機的微型硬盤甚至DVD光碟上。

此外，多核DSP還應(yīng)用在視頻監(jiān)控領(lǐng)域。這類應(yīng)用往往要求具有將高速、實時產(chǎn)生的多路視頻數(shù)字信號進行壓縮、傳輸、存儲、重播和分析的功能，其核心的工作就是完成大數(shù)據(jù)量、大計算量的數(shù)字視頻/音頻的壓縮編碼處理。

（3）智慧控制設(shè)備

汽車電子設(shè)備是這一領(lǐng)域的重要市場之一。現(xiàn)代駕乘人員對汽車的安全性、舒適性和娛樂性等要求越來越高。多核的DSP也將逐漸進軍這一領(lǐng)域。例如在主動防御式安全系統(tǒng)中，ACC（自動定速巡航）、LDP（車線偏離防止）、智慧氣囊、故障檢測、免提語音識別、車輛資訊記錄等都需要多個DSP各司其職，對來自各個傳感器的數(shù)據(jù)進行實時處理，及時糾正車輛行駛狀態(tài)，記錄行駛信息。

3、主流多核DSP介紹

（1）同構(gòu)多核DSP

這類多核DSP內(nèi)部集成了若干個結(jié)構(gòu)對等的DSP核，不存在其他處理器核。

A、AD公司Blackfin系列

AD公司Blackfin系列采用雙Blackfin內(nèi)核（每個內(nèi)核性能高達756MHz/1512 MMAC，總和達到3024 MMAC），適用於要求苛刻的數(shù)字成像和消費類多媒體應(yīng)用；其328KByte的大片上存儲器可以用作每個內(nèi)核單獨的L1存儲器系統(tǒng)，以及共用的L2存儲器空間。

圖3 Blackfin系列雙核DSP功能圖

該處理器采用類RISC的寄存器和指令模式，易於編程和編譯優(yōu)化，同時具有先進的跟蹤、調(diào)試和性能監(jiān)測方式。Blackfin內(nèi)核采用動態(tài)功耗管理技術(shù)，可以改變電壓和頻率，從而為便攜式應(yīng)用提供更長的待機時間，面向應(yīng)用的外設(shè)提供了與多種音頻/視頻轉(zhuǎn)換器和通用ADC/DAC的無縫連接。

Blackfin系列的主要應(yīng)用包括∶數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、便攜式媒體播放機、數(shù)字視頻錄像機、機頂盒、消費類多媒體、汽車可視系統(tǒng)、寬帶無線系統(tǒng)。

B、TI公司TMS320VC5441

TI公司的TMS320VC5441浮點DSP內(nèi)部集成了4個C54x核，每個核具有192KB的局部存儲器、3個多通道緩沖串口、DMA、定時器等部件。每個子系統(tǒng)都具有獨立的程式和數(shù)據(jù)空間，可以同時訪問指令和數(shù)據(jù)。該DSP采用了很多并行訪存指令，可以在一拍內(nèi)完成2讀 1寫操作，從而大大提高了并行性。片內(nèi)共用512KB的程式存儲器。圖4給出了該DSP的組成結(jié)構(gòu)。

圖4 TMS320VC5441功能圖

C、飛思卡爾MSC8144

飛思卡爾半導(dǎo)體第三代多核DSP——MSC8144基於下一代SC3400 StarCore技術(shù)。這款DSP面向下一代有線和無線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用，提供語音、視頻和數(shù)據(jù)服務(wù)，并帶來領(lǐng)先的性能和低系統(tǒng)成本以及顯著提高的通道密度。

圖5飛思卡爾MSC8144功能圖

MSC8144將4個頻率為1GHz的StarCore DSP內(nèi)核相集成，提供業(yè)界最高的千兆赫茲級性能，相當於1個4GHz單核DSP。它在單個產(chǎn)品中集成業(yè)界最高的10.5MB嵌入式存儲器，實際上降低了對附加外部存儲器的需求，同時保持具有競爭力的成本和每通道功耗。

MSC8144 DSP基於具有更深流水線的增強型SC3400 DSP內(nèi)核，該內(nèi)核能夠提供很高的時鐘速率，并增加了新的單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）指令，提供精確的異常和分支預(yù)測。SC3400內(nèi)核還支持適用於維特比（Viterbi）和視頻演算法的經(jīng)過改進的專用指令，每個內(nèi)核周圍都有高效的16KB指令緩存、32KB數(shù)據(jù)緩存，以及用於存儲和任務(wù)保護的MMU（存儲管理單元），使用戶能夠開發(fā)強大的軟件。

飛思卡爾的CodeWarrior集成開發(fā)環(huán)境（IDE）包括高級優(yōu)化C/C++編譯程式、整合工具、周期和指令精確模擬器、設(shè)備驅(qū)動和操作系統(tǒng)。該工具箱還帶有一整套硬體開發(fā)平臺和參考板設(shè)計。同時，OEM還可以注冊購買飛思卡爾及其第三方生態(tài)系統(tǒng)合作夥伴的優(yōu)化多媒體編解碼器和軟件框架。

MSC8144 DSP的主要特性包括∶2個千兆乙太網(wǎng)介面，支援SGMII和RGMII，另外還有16位元UTOPIA介面，支援ATM；QUICC Engine技術(shù)實施了雙RISC內(nèi)核，可以降低DSP內(nèi)核的通信任務(wù)負荷，從而增強整體系統(tǒng)性能；4X/1X Serial RapidIO介面，提供高吞吐量和強大數(shù)據(jù)包傳輸；2048 TDM DS-0通道，處理與PSTN網(wǎng)絡(luò)的連接；10.5M內(nèi)部存儲器，提供業(yè)界最大的嵌入式存儲器；高級DDR-I/II控制器，提供連接高速行業(yè)標準存儲器的介面；66MHz的32位元PCI總線介面，提供更多的高速連接。

在有線基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用方面，MSC8144提供了運營商級中繼、企業(yè)VoIP媒體網(wǎng)關(guān)、視頻會議服務(wù)器等眾多應(yīng)用的DSP解決方案。另外，MSC8144提供的無線應(yīng)用包括∶無線語音代碼轉(zhuǎn)碼，IP多媒體子系統(tǒng)（IMS）網(wǎng)關(guān)，視頻多點會議，3G、Super 3G和WiMax基站的基帶卡以及無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC）中的第2層處理。

（2）異構(gòu)多核DSP

異構(gòu)多核DSP是最常見的一類多核DSP，其中既包含DSP核，又包含用於控制的MCU（微控制器）核，從而充分發(fā)揮DSP的處理速度和MCU的控制功能。

A、TI公司SMJ320C80

TI公司的SMJ320C80是世界上第一個單晶片并行MIMD（多指令多數(shù)據(jù)）DSP。其中集成了一個性能為100MFLOPS的32位RISC浮點CPU核、4個32位并行處理DSP、一個傳輸控制器（TC）、一個視頻控制器（VC）。所有的處理器通過Crossbar進行耦合，共用50KB的片上RAM，每秒可以完成20億次運算。該處理器主要面向軍用領(lǐng)域。

TI公司的OMAP處理器是這類DSP的典型代表。圖6給出了最新推出的OMAP2420的組成結(jié)構(gòu)。該處理器采用90nm工藝，集成了主頻為330MHz的ARM1136核、TMS320C55x DSP核、2D/3D圖形加速器、圖像與視頻加速器、共用存儲控制器/DMA等，能夠?qū)崿F(xiàn)30幀每秒VGA解析度的全動態(tài)視頻編解碼。

圖6 TI公司OMAP處理器的硬體結(jié)構(gòu)

B、Cradle公司CT3616

Cradle公司是DSP領(lǐng)域的後起之秀，其高性能CT3616處理器內(nèi)部集成了16個DSP核與8個GPP（通用處理器）核，主頻375MHz，能夠進行16路MPEG4 SP@L3實時編碼，最高DSP性能達到96G MAC運算。可編程I/O是該處理器的另外一大特色，共有144個可編程的I/O引腳，允許用戶自定義介面。該處理器集成的DDR DRAM介面可以掛接333MHz的DDR存儲器。全晶片的功耗僅僅為4.5W，可以應(yīng)用於音頻/視頻編碼、多路監(jiān)控、系統(tǒng)控制等領(lǐng)域。

C、瑞薩半導(dǎo)體SuperH系列

瑞薩科技SuperH系列集成了32位元SH-2A CPU核心的DSP產(chǎn)品可用於工業(yè)、辦公自動化和消費電子應(yīng)用的設(shè)備控制。由於SH-2A CPU核心與SH-2保持指令的向上相容性，可提供更高的處理性能和ROM編碼效率，可以滿足市場對更高性能的需求。

圖7 瑞薩科技SH-2A核心架構(gòu)

其中，最近發(fā)布的帶有片上閃存的SH7211F集成了可提供卓越實時控制能力的高性能SH-2A CPU核心，在160MHz運行條件下可以實現(xiàn)大約320 MIPS（每秒百萬指令）的高處理性能。與SH-2 CPU核心相比，在同樣的工作頻率下其處理性能大約提高了1.5倍，與運行於80MHz最高工作頻率的SH-2產(chǎn)品相比，性能大約提高了3倍。其指令集的向上相容性保證了可使用現(xiàn)有的程式，同時可以提高大約25%的ROM編碼效率，并可減少存儲程式的存儲器容量。

SH-2A CPU核心在實時能力也有所改進。15個寄存器組專門用於CPU的中斷，中斷處理的反應(yīng)周期已從SH-2的37個周期減少到SH-2A的6個周期。由於更高的工作頻率和更短的反應(yīng)周期，在160MHz工作條件下運行的SH-2A的程式開始反應(yīng)時間的中斷信號已減少到在80 MHz條件下運行的SH-2反應(yīng)時間的大約1/12。這樣，就可以在中斷事件發(fā)生時，實現(xiàn)快速的程式切換，從而提供高質(zhì)量的實時控制。

SH7211F還包括了適用於諸如AC伺服系統(tǒng)和變頻器等強調(diào)實時控制能力的高檔工業(yè)設(shè)備的各種外設(shè)功能。這些功能是具有3相PWM（脈沖寬度調(diào)制）輸出能力的、8個12個位A/D轉(zhuǎn)換器通道，以及2個8位D/A轉(zhuǎn)換器通道變頻設(shè)備使用的MTU2和MTU2S電機控制應(yīng)用的理想選擇。其通信功能包括有助於外圍設(shè)備通信的I2C總線介面通道和具有16級FIFO的4通道串列通信介面。外部數(shù)據(jù)總線能夠支持閃存ROM、SRAM、SDRAM、突發(fā)ROM、多工I/O，這些都可以通過總線狀態(tài)控制器進行設(shè)置，使各種存儲器能夠進行直接連接而無須使用外部元件。

D、picoChip公司picoArray多重核心處理器

picoChip針對新一代無線系統(tǒng)的picoArray多重核心處理器陣列元件——PC202、PC203及PC205為高整合度、高效能、低成本之DSP。三款元件均內(nèi)建約200個以上的處理器，提供超過100GIPs與25GMACs的運算效能，大幅領(lǐng)先舊有的單核心DSP。

圖8 picoArray多重核心處理器陣列元件原理

其中，PC202與205亦內(nèi)建一個性能強悍的ARM9處理器。所有新產(chǎn)品均采用標準C語言或組譯語言撰寫程式碼，讓客戶能利用其開發(fā)完整的軟體無線電系統(tǒng)，此外并針對WiMAX（16d與16e）以及WCDMA（包括HSDPA，并能升級至HSUPA）提供完整的參考設(shè)計方案。

PC202內(nèi)建198個數(shù)位訊號處理器，以及一個負責控制與MAC功能的ARM 926EJ-S處理器，以鎖定各種追求低成本的應(yīng)用，例如WiMAX客戶端系統(tǒng)與存取設(shè)備、以及WCDMA毫微微蜂巢式（家用基地臺）設(shè)備。

PC203內(nèi)含248個處理器，系專為基地臺（BS）應(yīng)用所設(shè)計，能協(xié)助業(yè)者開發(fā)出支援各種熱門無線通訊協(xié)定的產(chǎn)品，例如WiMAX與HSDPA/HSUPA，包括支援如MIMO與波束成型等先進演算法，C203尚能搭配外部控制處理器或網(wǎng)路處理器，開發(fā)出大型基地臺產(chǎn)品。

此三款晶片均內(nèi)建加密引擎，針對高速傅立葉轉(zhuǎn)換/反向高速傅立葉轉(zhuǎn)換、Viterbi、以及渦輪高速解碼器（包括符合16e規(guī)格的CTC），此功能完全整合至picoChip的互連架構(gòu)與開發(fā)環(huán)境，讓業(yè)者能輕易進行編程、整合、以及驗證。

另外，每個處理器均為功能完備的DSP，內(nèi)含16x16乘數(shù)器與40位元累加器、內(nèi)部指令與資料記憶體，采用一套改良式三路超長指令字元（LIW）架構(gòu)，此意味著處理器可執(zhí)行乘數(shù)-累加（MAC）指令，每個周期最多可處理三個其他指令。PC203與PC205內(nèi)含的248個處理器，運作時脈達160MHz，即使在針對如Turbo與Viterbi解碼與加密作業(yè)時，亦能達到約160 GIPS的無線通訊加速效能。

（3）DSP核+協(xié)處理器

這類DSP一般針對某一類應(yīng)用集成專用的協(xié)處理器，從而對DSP實現(xiàn)演算法加速。TI的研究表明，對於像MPEG4編解碼這樣的任務(wù)，使用協(xié)處理器可以降低50%的DSP負荷，從而平衡系統(tǒng)功耗。

A、TI公司的高性能數(shù)字信號處理器TMS320C6416

TI公司的高性能數(shù)字信號處理器TMS320C6416是這類多核DSP的典型代表。該DSP除了包含一個功能強大的C64x DSP核之外，還集成了一個維特比協(xié)處理器（VCP）和一個Turbo解碼協(xié)處理器。其中維特比協(xié)處理器用於語音和低碼率數(shù)據(jù)通道解碼，支持500個8Kb/s碼率的語音通道，并且可以對強制長度、碼率和幀長度等解碼參數(shù)進行編程。Turbo協(xié)處理器用於高碼率數(shù)據(jù)通道的解碼，支持35個384Kb/s碼率的數(shù)據(jù)通道。

B、飛思卡爾MSC8126

飛思卡爾半導(dǎo)體公司的MSC8126也是一個集成了協(xié)處理器的多核DSP。該DSP集成了4顆StarCore DSP核、一個Turbo協(xié)處理器、一個維特比協(xié)處理器、UART介面、4個TDM串列介面、32個通用定時器、乙太網(wǎng)介面及16通道DMA。

圖9飛思卡爾MSC8126內(nèi)部功能

該DSP在最先進的90nm工藝下生產(chǎn)，在400MHz主頻下，其4個擴展內(nèi)核可以達到最高每秒6400MMAC（百萬次乘加操作）的性能。除了每個DSP核內(nèi)包含228KB的M1存儲器之外，片內(nèi)還集成了476KB的共用M2存儲器。支援可變長指令是該DSP的另外一個特點。

4、DSP展望

Forward Concepts的Will Strauss表示∶DSP技術(shù)的演繹趨勢是多重核心處理器。未來10年，全球DSP產(chǎn)品將向著高性能、低功耗、加強融合和拓展多種應(yīng)用發(fā)展，DSP晶片將越來越多地滲透到各種電子產(chǎn)品當中，成為各種電子產(chǎn)品尤其是通信類電子產(chǎn)品的技術(shù)核心，將會越來越受到業(yè)界的青睞。

據(jù)TI預(yù)測，到2010年，DSP晶片的集成度將會增加11倍，在單個晶片內(nèi)將能集成5億蘋晶體管。目前DSP的生產(chǎn)工藝已開始從0.35mm轉(zhuǎn)向0.25mm、0.18mm，預(yù)計到2005年，DSP晶片的工藝將達到0.075mm的更高水準，屆時，將能夠在一塊僅有拇指大小的單個晶片上集成8個DSP內(nèi)核。

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