SHARC處理器滿足一高二低的浮點設計需求

浮點DSP比定點DSP的動態(tài)范圍更大；很多算法的浮點代碼比定點占用更少的周期；浮點DSP可以實現更高的精度；浮點DSP的浮點運算用硬件來實現，其處理速度大大高于定點DSP…...這些浮點DSP與定點DSP的比較優(yōu)勢是浮點算法擁躉者們在“浮點定點之爭”的話題中常提及的，也為大多數嵌入式設計工程師所熟知。

然而，由于電路復雜性和制造工藝上的原因，浮點處理器與定點處理器相比在成本和功耗上通常具有明顯的劣勢，從而導致浮點處理器的卓越處理能力、大動態(tài)范圍和高精度的優(yōu)勢一直以來成了雷達、專業(yè)音頻、醫(yī)療設備等高端產品的“專利”。近年來，浮點處理器在提供高性能的同時，在降低功耗和成本上有了長足的進步，主要的提供商都提供了5到10美元以內的浮點DSP，功耗也顯著降低，浮點處理器正在開啟更廣泛應用的大門。

近日，浮點處理器全球領導企業(yè)ADI公司推出了其第四代SHARC處理器的新系列——ADSP 2148x和ADSP 2147x，在延續(xù)第四代SHARC處理器的高性能基礎上，新型處理器在低成本和低功耗特性上具有不俗的表現，將為成本和功耗敏感的產品帶來利用浮點DSP的機遇。本文將解析新型SHARC處理器的“一高”（高性能）、“二低”（低功耗和低成本）特性，以及將給便攜式電子、消費電子等產品設計帶來的技術應用創(chuàng)新機遇。

“一高二低”的浮點DSP新典范

從第一款真正的SHARC處理器ADSP-21060在16年前推出以來，SHARC處理器就一直引領著高性能浮點處理器的技術標桿。ADSP 2148x和ADSP 2147x處理器繼承了第四代SHARC處理器的優(yōu)良“基因”并實現了多項創(chuàng)新：具有PCG、8個串口、4個立體聲通道ASRC、UART、TWI，可為工業(yè)、儀表、消費類音響、汽車和專業(yè)音響應用提供理想的外設特性；采用可變指令集架構（VISA），可以通過縮減指令操作碼大小為應用代碼釋放多達30%的存儲空間；最高5Mb片上RAM容量支持單芯片解決方案，允許許多應用取消外部存儲器元件，而且每Mb的價格只有競爭性器件的一半，從而降低系統(tǒng)BOM成本；濾波器硬件加速器允許并行執(zhí)行，能為內核釋放出更多的MIPS；具有專用的硬件加速器和獨立的計算單元以及DMA控制器，實現了后臺執(zhí)行FFT/FIT/IIR信號處理，可減輕內核處理負擔；等等。SHARC2148x和SHARC2147x除了具有上述共同特性外，還分別針對各自的目標應用進行了若干優(yōu)化，使其更加符合特定目標應用的性能、成本、集成度和功耗要求。

高性能、低成本是ADSP 2148x系列處理器的主要特點。最高400MHz的性能比同類32位競爭DSP產品提高33%，芯片支持濾波器功能使其執(zhí)行濾波運算時不耗用內核資源，從而進一步提高處理能力。針對工業(yè)和汽車應用，SHARC2148x系列部分型號還集成了熱敏二極管以支持高環(huán)境溫度工作。對于某些需要大容量存儲器的應用，集成的內存控制器可直接連接SDRAM、閃存和SRAM。而ADSP 2148x價格低至9.49美元。

圖1：SHARC2148x和2147x處理器內部功能框圖

低功耗是新款SHARC2147x系列處理器的最大亮點，在最高266MHz的性能條件下功耗僅為363mW(典型值），比同類競爭處理器功耗降低達20%。SHARC 2147x系列處理器充足的片上存儲器和先進的并行處理能力都有利于降低功耗，通過擴展處理器的低功耗架構，確保系統(tǒng)級功耗的大幅節(jié)省。這些功能使設計師能夠滿足苛刻的功率預算。