臺灣地區的研究人員已自主開發出了一種超長指令字(VLIW)DSP,適用于MP3、PMP及其它低功耗便攜產品中的SoC。同時,他們也在致力于開發下一代多內核、多線程架構,以處理高清編碼或視頻搜索之類的任務。

這款被稱為PAC 1的DSP歷經了近三年的開發,最近終于能同時滿足性能與功耗的要求,激起了多家目前商業設計要用到這類DSP的芯片公司的興趣,臺灣地區的工業技術研究院(ITRI)SoC科技中心副主任張志偉表示。

32位的PAC 1基于臺積電微米工藝,采用一個帶標準單元的ASIC流實現,工作頻率為250MHz(1,250Mips)。在定制設計中,利用硬宏(hard macro)以及一些關鍵路徑,PAC 1有可能達到300MHz(1,500Mips)。無存儲器時PAC 1功耗為。雖然ITRI SoC科技中心并沒有用90納米工藝進行流片,但它相信,利用標準單元這款DSP可以達到400MHz (2,000Mips),而利用硬宏和一些關鍵路徑可再攀到450MHz(2,250Mips)。

該架構支持動態頻率、電壓調節以及單獨關斷閑置模塊。張志偉將PAC 1和Ceva公司較早發布的X1600或StarCore公司的2000系列進行比較,聲稱PAC 1可擴展并可編輯,而且已經以硬核形式供貨。PAC 1包含了一個標準的開發工具套件(例如編輯器和調試器)、一個覆蓋所有流行算法的多媒體庫,以及部分新開發的標準,例如中國大陸的AVS等。

用于本地設計

在PAC 1方面,ITRI采取面向本地應用的路線。ITRI并沒有專門成立一家IP銷售公司來涉足充滿風險的IP服務市場,而是鼓勵自己的工程師利用該IP來開發芯片。不過,它也希望向臺灣地區的設計服務公司出售該DSP內核,例如智原科技和創意電子公司。“我們知道IP業務的開展并不容易,所以強烈建議我們自己的工程師采用該IP來設計芯片。”張志偉表示,“由于IP是SoC的重要的關鍵元素之一,所以我們將嘗試與設計服務公司合作,而不是去創建一家單純的IP供應商。”

鑒于ITRI的背景,它最初將只向臺灣地區的公司提供硬核。但軟核提供給設計服務公司后,這些公司有可能會把該技術整合到面向全球銷售的產品中去。張志偉預期年底便有交易發生,屆時內核將完全成熟。不過他沒有透露該DSP的價格。

ITRI SoC中心將繼續支持并進一步開發該DSP內核,張志偉提到,中心擁有一支大約由130名硬件和軟件工程師組成的技術團隊,完全有能力沿著一條積極進取的道路大膽開拓,使自己成為臺灣公司的可行選擇。

這款新型DSP內核有25萬個門電路,如果再加上總線和存儲器接口以及DMA控制器,總門數將達35萬。存儲器包括32kB的指令緩存器和64kB的數據存儲器。這種超長指令字架構使DSP能夠每周期執行5條指令:一條標量指令和4條VLIW單指令、多數據指令。

PAC 1被劃分為兩個群集,每個群集各有一個運算單元和一個負載/存儲單元。在運算單元中,兩對16×16位的乘法器把數據饋入到一對40位累加器中。每一個負載/存儲單元都有一個32位的累加器。

該DSP還可以成為雙核RISC+DSP應用處理器的一部分。張志偉解釋道,這種處理器系統能以30幀/秒的速度完成基線解碼,達到D1清晰度(平均136MHz)。VGA為122MHz,CIF為54MHz。在48kHz/128kbps下運行MP3算法需要10MHz。在無硬件加速的情況下,編碼能以30幀/秒達到CIF清晰度——添加硬件加速器將使門數加倍。要采用以D1清晰度進行編碼,還必須增加一個運動評估硬件加速器,以及一個熵編碼硬件加速器。

作者:柯德林