המונחים: real-Time Digital Signal Processing

עיבוד אותות דיגיטליים בזמן אמת (DSP) דורש מעבדים שיכולים לבצע אלגוריתמים מורכבים בתוך מגבלות זמן קפדניות, לעתים קרובות עם שקיפות ⁇ סטית ויישומים גבוהים באמצעות חישוב, כגון עיבוד אודיו, בקרה תעשייתית, מכ"ם, ודמיית רפואית דורש DSPs אשר יתרום מעבד חישובי כוח, יעילות כוח, ושילוב היקפי.שני שחקנים דומיננטיים בחלל זה - Alog התקנים (ADI) ו-PP) - התקנים (DTI) מותאמים לאבחון רחב של תכונות פיתוח אופטימתאים באופן כללי, אינטגרטיבי, אינטגרליכימות, אינטגרליכימות של שיטות פעולה אופטימתאים של שיטות פעולה אופטימתאים לשילוב של מערכות אקולוגיות של שיטות פיתוח אופטימחדש של שיטות פעולה, שילוב של יישומים שונים של מערכות אקולוגית.

אנליסטים התקנים DSP

התקנים Analog ידועים ב-DSPs ביצועים גבוהים שלה, במיוחד SHARC (סופר הרווארד אדריכלות יחיד צ'יפ מחשב) ומשפחות Blackfin, יחד עם סדרת ה-NigerSHARC הישנה.מעבדים אלה מכוונים יישומים מדויקים-רגישים.

מעבדי SHARC

SHARC DSPs נועדו עבור קידוד צף והם בשימוש נרחב אודיו מקצועי, הדמיה רפואית ואוטומציה תעשייתית.הם מציעים MFLOPS גבוה (מיליוני פעולות צף בשנייה) גדול על זיכרון שבב.האחרונה SHARC + ליבות (למשל, ADSP-SC5xx) כוללים ליבות כפולות, חומרת חומרה עבור FIR / IIR / IIR, משולבת עבור מערכות בקרה מורכבות, ARM-A5Times עבור מערכות בקרה.

מעבדים Blackfin

מעבדי Blackfin משלבים הליבה של 16/32 סיביות DSP עם מיקרובקר RISC, המספקים אדריכלות מאוחדת הן שליטה והן עיבוד אותות.הם מצטיינים יישומים מוטבעים כוח נמוך כגון אודיו נייד, ניתוח וידאו, ו- Auto Datatainment. מעבדים Blackfin תומכים בקידוד נקודה קבוע וניהול חשמל דינמי.

TigerSHARC ו- Legacy

מעבדי TigerSHARC היו בין יישומי ADI המהירים ביותר עבור מערכות תקשורת ויישומים צבאיים.למרות שעיצובים חדשים יותר החליפו אותם במידה רבה, מערכות מורשת רבות עדיין משתמשות במעבדים אלה. ADI ממשיכה לתמוך בהם בכלים לפיתוח וזמינות ארוכת טווח.

בסביבה הקרובה של Texas Instruments DSP Families

טקסס מכשירים מציעים את המגוון הרחב ביותר של DSPs, מסווג לשלוש משפחות עיקריות: C5000 (כוח נמוך), C6000 (ביצועים גבוהים), ו- C2000 (שליטה בזמן אמת).

TMS320C6000 סדרה

משפחת C6000, כולל C64x+, C66x, ו- C674x, תכונות מאוד זמן רב של מילות הוראה (VLIW) ארכיטקטורות אשר משיגות ביצועים גבוהים הן קבועות והן פעולות צף. מעבדים אלה משמשים בתשתיות תקשורת, ציוד בדיקה, ומכשור רפואי. C66x כולל מספר ליבות על שבב אחד, כל אחד מסוגל 40 מיליארדר (מכפל) ב- 1.2GHz) בשנית.

TMS320C5000 Series

סדרת C5000 מתאימה לצריכת חשמל אולטרה-נמוכה, מה שהופך אותה אידיאלית למכשירים המופעלים על סוללות כמו מכשירי שמיעה, שחקני אודיו ניידים וחיישנים IoT.מעבדים אלה כוללים ארכיטקטורה כפולה של הרווארד ו מאיץ חומרה עבור אלגוריתמים נפוצים DSP.המרכז האחרון C55x פועל מתחת 0.15A /MIPS.

TMS320C2000

מעבדי C2000 מתמחים ביישומים של בקרה בזמן אמת כגון כונן מוטורי, כוח דיגיטלי ומערכות אנרגיה מתחדשת.הם משלבים הליבה DSP עם מערך מיקרובקר היקפי (PWM, ADC, ממשק קודר) ולבצע לולאות שליטה עם זמני תגובה ⁇ .

הבדלים אדריכליים והשפעותיהם על ביצועי

אדריכלות Core

ADI's SHARC משתמש בארכיטקטורה צף אמיתי בהרווארד עם נתונים ייעודיים אוטובוסים התוכנית, המאפשר הוראה בו זמנית גישה לנתונים.אדריכלות זו מפחיתה צווארי זיכרון ומספקת נקודות צף גבוהות לאורך זמן באמצעות ספוט.בניגוד, C6000 של TI משתמש בארכיטקטורה VLIW שמסתמך על מקבילות ברמת המדור; הוראות מקובצים לחבילות להורג ונשלחות ליחידות פונקציונליות מרובות.

זיכרון ההיררכיה

התקנים Analog כוללים בדרך כלל גדול על שבב SRAM (עד כמה מגהבייט) עם הלבנת בנק עבור גישה בו זמנית.מעבדים SHARC גם תמיכה SDRAM ו- DDR3 זיכרון חיצוני. TI C6000 מכשירים לעתים קרובות יש קטן יותר על זיכרון שבב (בדרך כלל 256 KB עד 2 MB L2) אבל להסתמך על ממשקי זיכרון חיצוניים מהירים ובקרים מתוחכמות C66 כולל באופן אוטומטי מעבדי נתונים ברמה של 2.

המונחים: SIMD

ADI כולל הוראות SIMD (Single הוראה מספר נתונים) ברוב ה-DSPs, המאפשר ביצוע במקביל של פעולות מרובות של קידוד.C6000 של TI תומך גם בפעולות SIMD באמצעות שימוש ביחידות פונקציונליות שיכולות לבצע מספר רב של 16 סיביות או 32 סיביות לכל מחזור. שני ספקים מספקים הרחבות עיבוד עבור אלגוריתמים מתקדמים כמו FFT וממטריקס.

ראשי > Beyond Hour Speed

בעוד מהירות שעון גולמי (GHz) הוא ביצועים חד-משמעיים, בזמן אמת תלוי הוראות מחזור (IPC), רוחב פס זיכרון, וכבדות היקפית.

נקודת מפנה (Fing-Point vs.קבוע-Point)

מעבדי ADI SHARC הם נקודת צף מקומית, אשר מפשטים פיתוח אלגוריתם ומימנעו בעיות מדרגות. C66x של TI מציע נקודת צף מקומית (דיוק כפול ומדויק כפול) כמו גם, בעוד C5000 ו- C2000 הם בעיקר קבועות נקודה. עבור יישומים הדורשים טווח דינמי (למשל, אודיו, מכ"ם), מעבדי צף הוא מועיל למעבדים סטנדרטיים יכולים להיות יותר יעיל יותר ויעילים עבור נתונים יעילים.

MacS ו-FcS לכל מחזור

Multiply-accumulate (MAC) תפעול מחזור הוא אינדיקטור ביצועי מפתח.ה הליבה של SHARC יכול להופיע עד 2 MACs לכל מחזור (עבור מורכבות ⁇ ) באמצעות SIMD, בעוד C66x יחיד יכול להופיע עד 8 MACs למחזור (32 ⁇ 16-bit או 4 ⁇ 32 סיביות) בשל יחידות פונקציונליות מרובות שלה.

זמן אמת-זמן-הפסקניזם

יתרון קריטי אחד של אדריכלות SHARC של ADI הוא המהירויות הניתוק הרציונאלי שלה וזמני גישה לזיכרון צפויים בשל הימנעות של כיבים במודלים רבים. מעבדי C6000 עם כיבים רב-דרגיים יכולים לסבול מהפרעות מכאבים המציגים זמן ביצוע הגרוע ביותר (WCET) variability. עם זאת, TI מספקת מנגנונים מטמון וזיכרון מקומי לצמצום זה עבור מערכות כואבות, לעתים קרובות, כלומר, מעצבי התנהגות קשה של דיכאון או מעצבי התנהגות PTSD.

ניהול כוח וכלכלה

צריכת חשמל היא מכנה עיקרי, במיוחד בסביבות ניידות ומגבילות תרמיות.

פתרונות כוח נמוך

סדרת ה- C5000 של טקסס היא המנהיגה הברורה ביעילות הכוח: טווח הצריכה הטיפוסי מ-0.5 mW/MIPS עבור הליבה C55x. ADI's Blackfin מציע גם דחיסת כוח דינמי, אבל המודלים הנמוכים ביותר של כוח שחור (כמו BF60x) צורכים כ-0.5 mW/MIPS עבור יישומים הדורשים שבועות של חיי סוללה (למשל, מכשירי שמיעה, חיישנים של IoT), הם לעתים קרובות רק בחירה של C5,000 קיימא.

קונסולות סחר בדרגות

בקצה הגבוה, מעבדי C66x של ADI יכולים לצרוך יותר מ 2 W בשעה 1 GHz, בעוד מכשירים C66x multi-core של C66x טווח מ 1.5 W עד 5 W בהתאם לספירת הליבה ושימוש היקפי. ניהול הrmal (טבעות, קירור אוויר כפוי) הופך הכרחי עבור הפעלה מתמשכת.

תכונות ניהול

שני הספקים תומכים במצבי חשמל מרובים: פעיל, idle, שינה ושינה עמוקה. המתח הדינמי של ADI ורמת התדירות (DVFS) זמין בחלק Blackfin. TI מציע קשקשים מתח הסתגלות (AVS) והחלפת כוח דינמי (DPS) בתקני C66x ו- C2000 מתקדמים יותר שלה.

כלי פיתוח ומערכת אקולוגית

סביבת פיתוח משולבת (IDE)

התקנים Analog מספקים CrossCore Embedded Studio (CCES) ו- VisualDSP++ למכשירים מורשת. אלה IDEs כוללים אופטימיזציה C/C++ מדגמים, סימולטור וכלים פרו-פרופילים.S Code Composer Studio (CCS) הוא מבוסס- Eclipse ותומכת בכל מעבדי ה-C.S מציע אופטימיזציה מתקדמים, RTOS (TIOS-RT), ו-S-D בזמן אמת עם בדיקות חזותיות (DNS) עם ויזואליזציה).

Libraries and Algorithm Support

ADI מציע את מודול אודיו SHARC (SAM) ו- Signal Toolkit (SPT) עבור אלגוריתמים משותפים כמו FFT, סינון ומתמטיקה ממטריקס. TI מספק את DSPLIB (ספריית עיבוד חתימה) ו- IMGLIB (ספריית עיבוד תמונה) עבור פעולות קבועות וצף, בתוספת ספריות בקרה מוטורית נרחבת (SF, ספריות כוח דיגיטלי עבור C2000).

RTOS ו-Mileware

שני הספקים תומכים במערכות הפעלה מרובות בזמן אמת. ADI עובדת עם צד שלישי RTOSs כמו Micrium μC / OS-II/III ו- FreeRTOS. TI מציעה TI-RTOS (כיום חלק מ- SimpleLink SDK) ותומכת ב- System-on-Chip (SoC) תוכנה לפרוטוקולים תקשורתיים תעשייתיים.

השוואות ספציפיות ל-Specific

אודיו מקצועי ו Acoustics

בקונסולות משולבות גבוהות, מעבדי אפקטים ורמקולים פעילים, מעבדי ADI's SHARC שולטים בשל הדיוק הצף שלהם, אוטובוסים אודיו בתדר נמוך, ופורמולות אודיו ייעודיות (למשל, S/PDIF, A2B) של TI משמש גם אך לרוב לספירות גבוהות יותר של ערוצים שבהם נושאים נאמניים עבור מכשירי אודיו, התקני אודיו נמוכים יותר.

בקרה תעשייתית ונהגי מנוע

סדרת טקסס Instruments' C2000 היא המובילה בשוק לשליטה מוטורית בזמן אמת עם PWM משולב ו- ADC היקפיs להשגת שיעורי לולאה תת-מיקרו-שנית. ADI's Blackfin מציעה יכולות דומות אבל לעתים קרובות דורש מרכיבים אנלוגיים חיצוניים, עלות מערכת מוגברת. עבור היתוך גבוה של חיישן היתוך (למשל, רובוטיקה), ADI's SHARC עם מורכבות צף- ⁇ point מופחתת.

טיפול רפואי (Ultrasound, CT)

Ultrasound beamforming ו-דמיון של תמונות רפואיות דורש ביצועים גבוהים של נקודות צף. ADI's SHARC ו- C66x שניהם מתחרים כאן. ADI מספק תמיכה מקדימה אולטרסאונד (ממירים אנלוגיים-דיגיטליים) ועיבוד דלי-העוצמה נמוכה יותר.C66x של TI עם ספירת ה- MAC הגבוהה שלה יכול לבצע אלגוריתמים מתקדמים כמו ריכוז סינתטי.

תשתיות תקשורת

עיבוד בסיס במערכות C6x של TI; ה-F6x של ADI's TigerSHARC מצא גם תפקיד. תחנות בסיס 5G מודרניות נוטות להשתמש ב- FPGAs ו ASICs, אבל הן ADI ו- TI מציעים כעת SoCs עם DSP ליבות (ADSP-SC5xx + FPGA, TIStone SoCs).

עלויות ו Scalability

מעבדי SHARC של ADI בדרך כלל לשאת מחיר ליחידה גבוה יותר (20 - 100+) אבל להפחית את העלות של המערכת על ידי שילוב זיכרון גדול ופריפריה רבים. C5000 ו- C2000 יכול להיות נמוך כמו 2–10 דולר נפח. עבור מוצרים צרכניים בנפח גבוה, העלות הנמוכה של TI DSP היא לעתים קרובות מכריעה מעבר לקווי משפחה של מוצרי טביעת רגל קלה יותר עם ®p-to-to-to-ofs (אך יחידות).

מגמות עתידיות: חכם יותר, יותר אינטגרטיבי DSP

שני הספקים נעים לעבר ארכיטקטורות heterogeneous המשלבות את הליבה של ARM Cortex-A (עבור מערכת ההפעלה וקישוריות ברמה גבוהה) עם ליבות DSP (עבור עיבוד אותות) של ADI's ADSP-SC5xx סדרה משלבת ליבות כפולות SHARC עם ARMx-A5 ו- CCESSects Active® הוא יותר ויותר יעיל ב- AIFicmate CSPIQ.

מסקנה: בחירת ה-DSP הנכון עבור היישום של זמן אמת

בחירת מכשירים אנליסטים ו- Texas Instruments DSPs דורש הערכה מעמיקה של דרישות המערכת שלך.עבור דיוק נקודתי צף והתנהגות דטרמיניסטית באקוטיקה, רפואית ואוטומציה תעשייתית, מעבדי SHARC של ADI נשארים בחירה חזקה.עבור מגבלות סוללות אולטרה-נמוכות, C5000 של TI® אינה תואמת.

לקריאה נוספת, לחקור את דפי המוצר הרשמי:0 (א)אולוג מכשירים DSP מעבדים DSP ProcessorsuaFLT:1 ו-FLT:2Texas Instruments DSP מעבדים DSPPSKFLT 3: 3 ניתן למצוא את ההשוואה הזו FLT:4bedded.com מאמר על DSP IndexingFal:5