玩转DSP性能与功耗之间的“零和游戏”

“因为dsp牵扯到高速运算，所以功耗不会降到很低，”提及dsp的低功耗，一个工程师朋友小丁如是说。而德州仪器的16位单片机msp430似乎成了其“低功耗”的代名词。　　然而，近几年来，无论规模大小，处理器的客户都只单纯希望供应商专注于提高器件性能，但差不多从2007年开始，人们的想法发生了变化。开发人员现在首先要面对的问题是“我的设计在功耗方面有一定的限制，德州仪器如何在这方面帮我更多？”ti 首席科学家方进 (gene frantz) 在提及客户的反馈时说。　　自然，处理器的低功耗问题也逐渐浮出水面，并有望成为下一个兵家的必争之地。工程师在探索新一代医疗、音频、工业以及新兴应用的设计方案时，发现如何在处理器的性能与功耗之间达成平衡一直是一种此消彼长的“零和游戏”。　　为此，德州仪器日前宣布推出取得突破性进展的低功耗处理器发展策略，在四条产品线上推出超过15 种新型产品，期望在未来的竞争中夺得头筹。　　何谓低功耗？　　那么，就在“低功耗”成为ic企业不得不谈的话题时，所有芯片的性能几乎全都瞄准在低功耗、高性能，dsp自然也不例外。很多年来，客户一直有三个诉求：即dsp要效能更好、功耗更低而且浮点精准度更高。　　然而，与以往不同的是，“过去客户是将这三个要求分开看的，但最近越来越走向融合，而所有的诉求最终集中在了低功耗方面，”德州仪器亚洲区dsp/eee业务发展经理sam siu对电子工程世界记者说。　　德州仪器亚洲区dsp/eee业务发展经理sam siu　　提及低功耗，可以想到很广的应用范围，尤其是便携式产品技术的发展。然而，不同便携式产品对电池的寿命有不同要求，短到几分钟、几小时，长达几星期、几个月（智能手表、便携式监控器、检查器等），有的甚至达到半年，而对于长达半年的应用方面，德州仪器的msp430在其中拥有很好的表现，因此，本次新推出的低功耗处理器系列更多的是针对此类范围之外的应用，主要有以下三类：　　第一：一些需要插入电源的产品，如车载免提套件、乐器以及便携触摸屏等，这样的产品充电后电池可使用的时间要求几分钟到几小时。　　第二：充电后可以工作一天的产品，如条码扫描仪、软件无线电、多参数医疗设备等，dsp主要用来解码。　　第三，充电后可持续的时间要求更长，约为几个星期。如电子书、音频播放器以及数码听诊器等，其中，数码听诊器是新兴的应用，大多数医生所用的还是模拟听诊器。　　但是，人们的需求是无止境的，所以对低功耗的定义也是在不断改变的。也许今天需要几个小时待机时间的产品，明天已经需要一天，甚至更长时间了，即对功耗的要求越来越低。　　正是针对这种不同的需求，德州仪器此次预计推出4个产品线的低功耗处理器，包括15款dsp处理器，其中包括业界最低功耗定点dsp c550x（2009年q1推出）、业界最低功耗浮点dsp c674x（2008年q4推出）、最低功耗与高性能的c640x以及高度集成与低功耗的omap—l1x。　　纵观德州仪器的产品线，在低功耗方面c5000平台一直服务于低功耗的应用，这是一个诞生于1995年的产品系列，目前已经有34款产品，主要用于手机等产品上。而最新推出的c550x是c500产品功耗的一半，最大限度地延长电池使用寿命。这种新型 dsp 拥有大容量的片上存储器与经过优化的 fft 协处理器，可用于加快分析速度，同时还能将深度休眠模式下的内核功耗降至 6.8 μw 的水平，工作模式下的总功耗降至 46 mw，功耗水平仅相当于现有 c5000器件的一半。诸如多参数医疗、降噪耳机以及便携式音频/音乐录制等应用都将受益于 c550x dsp 的高性能与外设组合，现在已可在其网站拿到c550x数据资料。　　c674x dsp是业界最低功耗浮点dsp，借助浮点 dsp，开发人员将能够首次为音频、医疗、工业及其它需要高精度、宽动态范围的应用提供便携性，同时加速产品的上市进程。c674x 器件的功耗为现有浮点 dsp功耗的三分之一。支持 24位至32 位精确度，堪称业界功耗最低的浮点 dsp。该产品预计将于 2008 年第四季度推出，它在深度休眠模式下的功耗仅为 6 mw，，待机功率约为德州仪器现有dsp的1/20，工作模式下的总功耗也仅为 420 mw。该系列产品更多用于音响方面或者电子琴等。所以这一类的应用便携设备专门用到电子琴可以用到2到3个小时，而且每100片的价格不足10美元。 　　c640x dsp 在功耗减半基础上实现高性能：其功耗仅为当前德州仪器c6000 dsp 平台中高性能器件的一半，由于这个特点，系统设计人员可以将其用于满足包括软件无线电、工业仪表以及新兴市场需求等。该器件基于ti 高性能 c64+™ 内核，深度休眠模式下的功耗仅为 6 mw，工作模式下的总功耗也仅为 415mw。通过与各种 omap-l1x 与 c674x 产品实现引脚对引脚以及软件兼容等特性，c640x 处理器可支持前所未有的可扩展性，同时该产品将于 2009 年初上市。　　omap-l1x