高端嵌入式應用領域新主力——Synopsys的新超標量ARC HS處理器

用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置——嵌入式系統(tǒng)，在當前科技產業(yè)內得到廣泛應用，尤其是物聯(lián)網時代到來，在5G、企業(yè)家SSD、家庭網絡、人機接口等應用領域內將成為主力。在高端嵌入式應用領域內，對處理器的要求更加苛刻。新思科技（Synopsys,Inc.，納斯達克股票代碼：SNPS）前宣布：推出適合高性能嵌入式應用使用的新DesignWare? ARC? HS4x和HS4xD處理器系列。

亮點：

• 新ARC HS4x和HS4xD處理器含雙發(fā)射架構，與廣受歡迎的ARC HS3x系列相比，可將RISC性能提升25%，同時還添加了2倍的DSP性能，并擁有節(jié)能的信號處理能力，適用于無線基帶、聲音/語音、中頻段音頻和嵌入式DSP應用

• ARC HS4xD處理器實現(xiàn)了擴展的ARCv2DSP指令集架構（ISA），其中含150多條DSP指令，因而可加速信號處理算法

• MetaWare 開發(fā)工具包簡化了ARC處理器的編程，并增強了對雙發(fā)射架構和DSP硬件的支持，從而最大程度地提升了性能，減小了代碼量

• 最多支持4核的多核配置，且實現(xiàn)了L1一致性和L2緩存，可實現(xiàn)較高的處理性能

ARC HS44、HS46、HS48、HS45D和HS47D處理器具有單核、雙核和四核配置，實施了雙發(fā)射超標量架構，最高速度為每個內核6000DMIPS，是廣受歡迎的ARCHS系列中性能最高的處理器。HS45D和HS47D還支持150多個優(yōu)化的DSP指令，提供2倍的性能和獨特的高性能控制和高效數(shù)字信號處理組合。為了方便利用新硬件特點和簡化軟件開發(fā)，MetaWareDevelopment Toolkit增加了雙發(fā)射信道支持、豐富的DSP軟件庫和優(yōu)化的C/C++編譯器。ARC HS4x和HS4xD處理器專為滿足固態(tài)硬盤（SSD）、無線基帶、無線控制、家用網絡、汽車控制和車載信息娛樂系統(tǒng)、多信道家庭音頻、先進的人機接口（HMI）、工業(yè)控制和家庭自動化等各種高端嵌入式應用的功率、性能和面積要求而設計。

憶芯科技首席執(zhí)行官Sky Shen表示：“我們的設計團隊一直在承受壓力，要讓SSD控制器實現(xiàn)高性能，滿足不斷快速發(fā)展的企業(yè)市場。Synopsys的新ARC HS4x和HS4xD處理器將支持我們實現(xiàn)新的性能等級，同時限制功耗和芯片面積，而這對我們的應用十分重要。此外，ARC開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)將幫助我們加快軟件開發(fā)工作和項目進度。”

林利集團首席分析師Linley Gwennap表示：“有越來越多的嵌入式應用需要將高性能RISC執(zhí)行和高能效信號處理組合起來。Synopsys的新HS4xD處理器及其超標量架構和硬件DSP支持為設計人員提供了既能實施單獨的CPU和DSP內核，又減少能耗和硅柵極的方案。”

可實現(xiàn)高端控制和嵌入式Linux功能的雙發(fā)射HS4x系列

ARC HS44、HS46和HS48處理器采用了ARCv2指令集架構（ISA），可實現(xiàn)低功耗、小體積硅封裝的高性能嵌入式設計。ARC HS4x系列具有高速10級雙發(fā)射流水線，支持亂序執(zhí)行，從而盡可能減少了處理器的空閑周期，盡可能增加了指令吞吐量。在典型的16-nmFinFET制程中，處理器可在2.5GHz下，提供高達每個內核6000 DMIPS的性能，同時僅需要0.06 mm²面積且功率低至37microwatts/MHz。精致的分支預測和ALU后置技術來降低加載到使用的延遲，提高了指令處理效率。HS4x處理器提供單核、雙核和四核配置，速度最高可達到每集群24,000 DMIPS。HS46和HS48提供指令和數(shù)據(jù)緩存（每個緩存高達64 KB），完全支持一級（L1）緩存一致性。HS48還包含8MB的二級（L2）緩存和功能全面的內存管理單元（MMU），該單元支持對稱多處理（SMP）Linux。像所有ARC處理器一樣，所有的HS4x處理器都可配置，并實施了ARC處理器擴展（APEX）技術，從而支持添加自定義指令，以滿足每個目標應用獨特的性能、功率和面積要求。

使用HS4xD系列的高效DSP

HS45D和HS47D具有和HS4x一樣的高端控制功能，還有對基帶、音頻、聲音、語音和其他信號處理應用有用的額外DSP功能。為了加速數(shù)學函數(shù)的執(zhí)行，HS45D和HS47D為設計人員提供了實施硬件整數(shù)分頻器這一選項以及適用于64位乘積、乘積累加（MAC）、向量加減和可配置IEEE 754兼容浮點單元（單精度、雙精度或兩種精度）的指令。ARC HS4xD處理器與超低功耗ARC EmxD處理器兼容，并具有與其相同的指令集，因而在兩個處理器系列間可以輕松遷移代碼。

HS4xD處理器中高性能RISC和DSP功能的混合提供了高效的多信道音頻處理功能，適合手機應用、家庭應用和車載信息娛樂系統(tǒng)應用。HS4xD可同步管理通信棧、文件系統(tǒng)支持等控制任務，同時還能提供信號處理帶寬，支持音頻解碼、后期處理和基于語音的人機接口（HMI）處理。有越來越多的家庭需要這些任務來處理高性能無線流音響系統(tǒng)和聲控助手。Synopsys和第三方合作伙伴攜手提供經過HS4xD優(yōu)化的音頻/語音代碼資產組合和后期處理軟件。

MetaWare 開發(fā)工具包簡化了HS4x/HS4xD處理器編程

ARC HS4x和HS4xD處理器系列擁有一個穩(wěn)固的軟硬件開發(fā)工具生態(tài)系統(tǒng)支持，其中包括MetaWare編譯器/調試器、nSIM指令集模擬器、MQX實時操作系統(tǒng)（RTOS）和行業(yè)領軍供應商提供的第三方工具、操作系統(tǒng)（包括Linux）和中間件。MetaWare開發(fā)工具包包括優(yōu)化的DSP函數(shù)庫，如FFT和DCT、FIR和IIR濾波器，以及向量和矩陣數(shù)據(jù)函數(shù)，允許軟件設計人員從標準DSP構建塊快速實施算法。該工具還包含開發(fā)語音代碼使用的基于ITU-T的運行庫。對于常規(guī)C代碼，編譯器能自動生成ARCv2DSP ISA指令，以提供最佳性能，包括引導的和自動的向量化優(yōu)化。

Synopsys IP營銷副總裁JohnKoeter表示：“我們看到，在SSD、無線控制和家用網絡等嵌入式應用中出現(xiàn)了無數(shù)創(chuàng)新，且復雜性越來越高，因而嵌入式處理器的性能需要有顯著提升。新的ARCHS4x和HS4xD處理器是ARC資產組合中性能最高的處理器，支持設計人員滿足嵌入式設計所需的日益增長的控制和信號處理需求。”