Процессоры фирмы HYPERSTONE - новое слово в ряду RISC/DSP

Процессоры фирмы HYPERSTONE - новое слово в ряду RISC/DSP

В. Ломакин

Процессоры фирмы HYPERSTONE - новое слово в ряду RISC/DSP

Усовершенствованная RISC/DSP-технология - снижает стоимость и увеличивает производительность системы.

Семейство Hyperstone E1-32 представляет новый класс микросхем, сочетающих высокопроизводительный RISC-процессор с добавлением "мощных" инструкций по цифровой обработке сигнала (DSP), а также стандартных функций микроконтроллера.

Высокая производительность достигается не за сч╦т простого увеличения тактовой частоты, а за сч╦т усовершенствованной архитектуры, которая комбинирует достоинства RISC- и DSP-технологий. При этом обеспечен мощный набор инструкций переменной длины. Программы для Hyperstone E1-32 требуют в два раза меньший объ╦м памяти, по сравнению с программами для большинства стандартных RISC-микропроцессоров.

Большинство команд выполняется за один такт. Быстродействующий аппаратный умножитель и высокая тактовая частота делают этот процессор одним из самых быстрых процессоров среди предлагаемых сегодня на рынке для цифровой обработки сигналов (DSP).

Для большого количества приложений Hyperstone E1-32 позволяет обойтись без дополнительных микросхем с функцией DSP. DSP возможности Hyperstone E1-32 оптимальны для мультимедиа/телеком приложений.

До сегодняшнего момента отдельное ядро DSP и стандартное ядро CPU были необходимы для большого числа различных приложений, особенно в области мультимедиа и телекоммуникаций.

Все эти приложения, наконец, могут быть реализованы на одном микропроцессоре Hyperstone, так как DSP-модуль интегрирован в его архитектуру.

Так как RISC/DSP-процессоры Hyperstone основаны на архитектуре с одним ядром, то нет необходимости объединять контроллер и DSP и периферию.

Кроме того, использование отладочных средств и операционной системы в этом случае намного проще, по сравнению с решением, где используются два ядра, даже если эти два ядра выполнены на одном кристалле кремния.

У Hyperstone RISC и DSP работают вместе.

Рисунок 1. Традиционное решение и решение на основе Hyperstone RISC/DSP

Основные особенности 32-бит RISC/DSP процессор; параллелизм работы АЛУ (арифметическо-логического устройства), DSP (модуля цифровой обработки сигналов) и устройства загрузки хранения Load/Store; 16-, 32-, 48-бит инструкции; 64 локальных, 26 глобальных регистра; локальные регистры имеют циклическую организацию; 4-Гбайт адресное пространство памяти; отдельное адресное пространство ввода/вывода I/O; 16 Кбайт ОЗУ (RAM) на кристалле; кэш-память для инструкций на кристалле; отдельные шины адреса и данных; 32-бит таймер и сторожевой таймер; встроенный контроллер DRAM, SDRAM; тактовая частота до 220 МГц; ФАПЧ на кристалле (8:1,4:1,2:1,1:1,0.5:1); статический дизайн; 220 MIPS, и до 880 MOPS; до 2445 MIPS/Watt; 1 K комплексных FFT за 0,25 мс; 4 цикла MPY (32x32 бит); 1 цикл MPY (16x16 бит); 1 цикл умножение-сложение (конвейер); 1 цикл MOV, ADD, CMP, SHIFT; 1 цикл DRAM чтение или запись (конвейер); подключение памяти и микросхем ввода/вывода без дополнительной согласующей логики; менее 0,41 мВт/МГц рассеиваемой мощности; полностью автоматический режим "понижения питания"; функция отключения тактового сигнала. Разновидности Hyperstone RISC/DSP

Hyperstone E1-32X RISC/DSP семейство содержит несколько типов процессоров. Ширина внешней шины данных может быть 32-бит для E1-32X модели или 16-бит для E1-16X.

Тип корпуса для серии E1-32X - это 144-pin TQFP (20╢20╢1,4 мм), в то время как для E1-16X серии предназначен компактный (14x14x1,4 мм) 100-pin TQFP корпус.

Единая архитектура Hyperstone RISC/DSP

Архитектура Загрузки/Хранения используется как АЛУ, так и DSP Hyperstone RISC. Эта архитектура регистро-ориентированная и построена вокруг 32-бит регистрового стека, который содержит 64 локальных регистра общего назначения и 26 глобальных регистров. Инструкции загрузки и хранения работают по принципу конвейера с глубиной в 2 стадии. DSP-модуль также работает с набором регистров параллельно АЛУ и устройству загрузки/хранения. Он выполняет специальный набор DSP-инструкций. Как и все другие, DSP-инструкции строго следуют принципам RISC. Во время циклов ожидания DSP инструкций АЛУ и устройство загрузки/хранения могут выполнять другие инструкции.

Рисунок 2. Структура процессора Hyperstone E1-32X RISC/DSP

Это позволяет увеличить гибкость системы по сравнению с традиционными DSP-применениями. Дополнительно могут выполнятся до тр╦х операций за такт. Таким образом может быть достигнута пиковая производительность до 300 MOPS при 100 МГц. Как упоминалось ранее, Hyperstone RSC/DSP архитектура имеет набор в общей сложности из 96 32-бит регистров, из которых 64 являются локальными, а остальные - глобальные.

Регистровый стек организован как циклический буфер и использует концепцию стека с перекрывающимися фреймами (областями).

Hyperstone RISC/DSP процессоры используют различную длину инструкций - 16, 32 и 48 бит.

Безусловно, полезными являются интегрированные таймеры, обработчик прерываний, усовершенствованный интерфейс шины для прямого подключения (без согласующих компонентов) любого вида памяти и периферии. Автоматический механизм режима снижения питания уменьшает и без того маленькую потребляемую мощность, чего удалось достичь за сч╦т компактного дизайна. DSP-свойста оптимальны для мультимедиа/телеком приложений.

DSP-модуль Hyperstone RISC/DSP строго следует RISC-принципам. Как и для АЛУ, все DSP-инструкции работают с набором регистров основной архитектуры, таким образом обмен данными между АЛУ и DSP упорядочивается.

DSP-модуль поддерживает 16- и 32-бит типы данных. С целью повысить скорость потока данных, DSP-модуль распределяет соответствующие результаты в регистры, в 32-бит аппаратный аккумулятор и 64-бит аппаратный аккумулятор.

Специализированные команды DSP-типа

При 16-бит формате данных:

умножение (за один цикл, конвейерное); умножение с накоплением (за один цикл, конвейерное); комплексное умножение; комплексное умножение с накоплением; сложение√вычитание; сдвиг с фиксированной точкой.

При 32-бит формате данных:

умножение; умножение с накоплением; умножение√вычитание.

Весь DSP-механизм, включая параллельную работу, АЛУ, модуля Загрузки/Хранения и DSP-модуля, полностью поддерживается специально разработанной библиотекой Hyperstone▓s DSP - hyDSP.

Выводы

Используя уникальный набор технических особенностей и низкий уровень цен на E1-32 процессоры, компания Hyperstone, совместно со своими партн╦рами, добилась больших успехов на рынке мультимедиа/телеком приложений.

Процессоры E1-32 Hyperstone можно встретить в цифровых камерах, системах распознавания и обработки видео и речи, модемах, различных интернет/интранет проектах, мобильных устройствах (в том числе, с поддержкой технологии Bluetooth) и многих других.

Сегодня продукция Hyperstone доступна и для Российских разработчиков.

Стратегическим партн╦ром компании Hyperstone в России является ООО "Макро Тим".

Мы жд╦м всех, кого заинтересовала продукция Hyperstone.

Более подробную информацию о компании Hyperstone и выпускаемых ею компонентах, техническую документацию можно получить в интернете на сайте и в офисе "Макро Тим".







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2020 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.