多核DSP，军事应用的关键

作者：德州仪器多核及媒体基础设施产品部关键任务市场营销经理 Hector Rivera

随着无人机(UAV)、声纳、雷达、信号情报(SIGINT) 以及软件定义无线电(SDR) 等波形密集型应用中的信号处理需求不断攀升，多个数字信号处理器(DSP) 内核的使用已成为重要的实现手段。多核功能与不断丰富的 IP 内核及开发工具相结合可实现优异的系统架构。所有这些应用都需要多核 DSP 来满足关键任务行业的各种需求，其中包括更强大的功能性（更快的处理速度）、更精细的分辨率以及更高的精度。过去，处理器性能的改善是通过工艺节点升级及提高运行时钟频率来实现的。然而，发展小型工艺节点和提高时钟频率并不是提高性能的低功耗捷径。在单个裸片中集成多核的这个方法可在更低的时钟频率及功耗下实现所需的高性能。

多核 DSP 以片上系统(SoC) 形式设计，包含网络协处理器、安全加速器或 FFT 加速器等功能。为了满足军事应用的性能与成本需求，多核 DSP 应：

1.   支持混合执行引擎（内核）、矢量信号处理(VSP) 以及更少的指令集计算(RISC)；

2.   提供全面的多核优势，实现器件提供的全部功能；

3.   由一系列器件组成，支持缩放与重复使用。

当前的多核器件或采用同质内核，即所有处理内核都是相同的；或采用异质内核，即器件由不同类型的内核组成。几乎所有应用都需要混合搭配的处理功能来满足行业需求。从开发人员角度看，重点是支持同质内核，因为异质系统架构可通过同质器件创建。反之，如果不牺牲性能就很难实现。图 1（下图）是作为异质多核架构实例的德州仪器(TI) KeyStone 多核架构。


图1：德州仪器KeyStone 多核架构

多核 DSP 支持的并行处理功能可为要求严格的军事应用提供重要功能。雷达要求更快的 FFT 响应时间，根据 FFT 要求，开发人员可使用器件中的所有内核或部分内核满足 FFT 的实施需求。如果 FFT 的性能使用部分内核即可实现，其它 DSP 内核则可执行系统中的信号预处理或后处理，或者其它任务。图 2 所示即为并行 FFT 示例。采用可充分发挥多核优势的软件工具可为正在进行的设计判定最佳内核配置（内核数量）。这样开发人员就可高度灵活地满足多重应用需求。


图2：4 DSP 并行FFT 实施

多核 DSP 目前正处于快速发展阶段。德州仪器等半导体公司提供的最新多核 DSP 采用通用架构，不但可帮助开发人员重复使用软件，而且还可为设备制造商节省开发时间。多核 DSP 正在成为声纳、雷达、SIGINT 以及 SDR 应用的主要差异化因素，并正在为当前及未来信号处理系统实现令人振奋的全新系统开发。

关于作者

Hector Rivera 现任德州仪器多核及媒体基础设施产品部关键任务市场营销经理，主要负责 TI 关键任务客户开发与支持，以及多核 DSP 战略支持。Rivera 在军事及政府行业拥有长达 21 年的丰富经验。他曾就读于乔治梅森大学(George Mason University) 与波多黎各大学(University of Puerto Rico)，分别获电子工程硕士学位与电子工程学士学位。