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DTF0810

針對高效能嵌入式應用 新思科技推新處理器系列

  • 吳冠儀

新思科技針對高效能嵌入式應用推出最新的DesignWare ARC HS4x和HS4xD處理器系列。ARC HS44、HS46、 HS48、HS45D以及HS47D處理器提供單核心、雙核心和4核心的配置選擇,採雙指令超純量架構(superscalar architecture),能實現每核心高達6,000DMIPS的處理效能,是ARC HS系列產品中效能優越的處理器。

此外,HS45D和HS47D也支援超過150個DSP優化的指令,可提升兩倍的效能,同時還結合了高效能控制與高效率數位訊號處理。為了讓新硬體功能的運用更容易、讓軟體開發的流程更簡單,新思科技強化了MetaWare開發工具組,像是加入了雙指令管線(pipeline)的支援、提供豐富的DSP軟體庫以及優化的C/C++編譯器(compiler)。

另外,針對固態硬碟(solid-state drive;SSD)、無線基頻、無線控制、家用網路、車用控制與資訊娛樂、多頻道家用音響、高階人機互動介面(human-machine interface;HMI)、工業控制和家庭自動化等各式高階嵌入式應用,ARC HS4x 和HS4xD處理器的設計可滿足其對功耗、效能和晶片面積的需求。

ARC HS44、HS46 及HS48處理器利用ARCv2指令集架構(ISA),能實現低功耗及較小矽足跡(silicon footprint)的高效能嵌入式設計。ARC HS4x系列具備可支援亂序執行(out-of-order execution)的高速10階雙指令管線,能將閒置處理器的週期縮短至最小,並達到最高的指令產出量(instruction throughput)。

就一般16奈米FinFET製程來說,這些處理器能以2.5GHz的運行速度,實現每核心高達6,000DMIPS的處理效能,而卻只需用到0.06 mm2的晶片面積,而且每兆赫僅耗用37微瓦。

HS45D與HS47D能提供和HS4x處理器一樣的高階控制功能,同時還具備額外的DSP能力,適用於基頻、音訊、語音和其他訊號處理應用。

為了加速數學函數的執行,HS45D 和HS47D讓設計人員可執行硬體整數除頻器(integer divider)、64位元乘法指令、乘積累加運算(multiply-accumulate;MAC)、向量加法與向量減法,以及實現可配置的單精確度(single precision)、雙精度(double precision)或兩者兼具的IEEE 754浮點演算法(floating point unit)。ARC HS4xD處理器與超低功耗ARC EmxD處理器相容,兩者具備同樣的指令集,如此一來兩個處理器系列之間的指令轉移將為容易。

HS4xD處理器混合了高效能RISC與DSP能力,讓行動、家用及車用資訊娛樂應用的多頻道音訊處理更有效率。HS4xD可同時處理通訊堆疊(communications stack)及檔案系統支援等控制任務(control task),同時提供訊號處理頻寬,可支援音訊解碼、後處理(post-processing)和以語音為基礎的HMI處理。

這些任務對於家用的高效能無線串流(wireless streaming)揚聲系統以及聲控助理來說很重要。新思科技以及第三方合作夥伴目前已推出HS4xD系列的優化音訊/語音編解碼器與後處理軟體。

ARC HS4x 以及HS4xD處理器系列擁有強大的軟硬體開發工具生態系統的支援,其中包括MetaWare編譯器/偵錯器、nSIM指令集模擬器(instruction set simulator)、MQX即時作業系統(real-time operating system;RTOS),以及來自業界領導廠商的第三方工具、作業系統(包含Linux)和中介軟體(middleware)。

MetaWare開發工具組包含優化的DSP功能庫,如FFT &DCT與FIR &IIR濾波器(filter),以及向量和矩陣數學函數,能讓軟體工程師從標準DSP建構模塊(building block)中快速地執行運算。

該工具組也包括用來開發語音編解碼器的ITU-T資料庫。針對一般的C程式碼,該編譯器可自動產生ARCv2DSP ISA指令以達到最好的效能,例如支配與自動向量化(guided and auto vectorization)的優化。

新思科技IP行銷副總裁John Koeter表示,伴隨著SSD、無線控制和家用網路等嵌入式應用的大量創新以及相關應用與日俱增的複雜性,對於大幅提高嵌入式處理器效能的需求也就越來越多。最新的ARC HS4x 和HS4xD處理器是ARC系列產品中效能最好的,能協助設計人員因應嵌入式設計在控制與訊號處理方面的需求。