Analog Performansı Karşılaştırmak Cihazlar ve Texas Instruments Dsp Gerçek zamanlı Uygulamaların Süreçleri

Gerçek Zamanlı Dijital İşaret İşlemeye Giriş

Gerçek zamanlı dijital sinyal işleme (DSP), karmaşık algoritmaları katı zaman kısıtlamaları içinde yürütebilecek işlemciler, genellikle deterministic latency ve yüksek aktarım uygulamaları gibi uygulamalar.DSP'ler, radar ve tıbbi görüntüleme, DSP'ler bu dengeleyici güç, güç verimliliği ve periferik entegrasyon gerektirir. İki baskın oyuncu bu alanda -Analog Cihazları (ADI) ve Texas Instruments (TI) - DSP'lerin geniş portföyleri farklı segmentler için optimize edilmiş.

Analog Cihazların Bakışı DSP Aileleri

Analog cihazlar yüksek performanslı DSP'ler için bilinir, özellikle SHARC (Super Harvard Architecture Single-Chip Computer) ve Blackfin aileleri, eski TigerSHARC serisi ile birlikte. Bu işlemciler hassas yoğun uygulamaları hedef alır.

SHARC Süreçors

SHARC DSP'ler yüzen bir noktaya kadar arithmetic için tasarlanmıştır ve profesyonel ses, tıbbi görüntüleme ve endüstriyel otomasyonda yaygın olarak kullanılır. yüksek MFLOPS (milli akış işlemleri için milyonlar) ve büyük bir şarj bellek için.

Blackfin Processors

Blackfin işlemciler, bir RISC mikrokontrolör ile 16/32bit DSP çekirdeği birleştirir ve hem kontrol hem de sinyal işleme için birleşik bir mimari sağlar.Sücretsiz ses, video analizi ve otomotiv bilgileri gibi düşük güç gömülü uygulamalarla öne çıkıyorlar. Blackfin işlemciler sabit nokta arithmetici ve özellik dinamik güç yönetimi sağlar.

TigerSHARC ve Legacy

TigerSHARC işlemcileri askeri ve iletişim uygulamaları için en hızlı ADI DSP'ler arasındaydı. yeni tasarımlar büyük ölçüde onları değiştirmiş olsa da, birçok miras sistemi hala bu işlemcileri kullanmaya devam ediyor. ADI onları geliştirme araçları ve uzun vadeli kullanılabilirlik ile desteklemeye devam ediyor.

Texas Instruments DSP Ailelerine Genel Bakış

Texas Instruments, en geniş DSP yelpazesini sunuyor, üç ana aileye kategorize ediyor: C5000 (düşük güç), C6000 (yüksek performans), ve C2000 (gerçek zamanlı kontrol).

TMS320C6000 Serisi

C64x +, C66x ve yeni C674x dahil olmak üzere C6000 ailesi, her iki sabit ve yüzen operasyonlarda yüksek performans elde eden çok uzun öğretim kelimesine sahiptir.Bu işlemciler iletişim altyapısı, test ekipmanları ve tıbbi araçlamada kullanılır. C66x, her biri 40 GMACS (milyon-bitkiler) her biri 1.2 GHz'de yüksek performansa sahiptir.

TMS320C5000 Serisi

C5000 serisi ultra sağdaki güç tüketimi için optimize edilmiştir, işitme yardımları, taşınabilir ses oyuncuları ve IoT sensörleri gibi batarya destekli cihazlar için idealdir. Bu işlemciler ortak DSP algoritmaları için çift Harvard mimarisi ve donanım hızlandırıcıları sunar.

TMS320C2000 Serisi

C2000 işlemciler, motor sürücüleri, dijital güç ve yenilenebilir enerji sistemleri gibi gerçek zamanlı kontrol uygulamaları için uzmanlaşmıştır. DSP çekirdeği mikro kontrolel periferi seti (PWM, ADC, encoder arayüz) ve kontrol döngülerini deterministic yanıt süreleri ile uygularlar. C2000 ailesi de kapsamlı güvenlik ve güvenlik özelliği ile bilinir.

Mimari Farklılıklar ve Performansları

Core Architecture

ADI's SHARC, derleme düzeyinde paralelliklere dayanan gerçek bir yüzen Harvard mimarisi kullanır, aynı anda talimat ve veri erişimlerine izin verir. Bu mimari hafıza şişelerini azaltır ve yüksek performanslı akışlar sağlar.In contrast, TI's C6000, derleyici seviye paralellik üzerine dayanan bir VLIW mimarisi kullanır; talimatlar birden fazla işlevsel birim tarafından yapılır. VLIW çok daha yüksek performansa ulaşabilir ve kod için daha az verimli olabilir.

Memory Hierarchy

Analog cihazlar DSP'ler genellikle bellek üzerinde büyük içerir (tipik olarak 256 KB'ye 2 MB L2) ancak yüksek hızlı dış bellek arayüzlerine ve sofistike önbellek kontrolörlere güvenir.STR66x işlemciler ayrıca veri akışını otomatik olarak yönetmektedir. TI C6000 cihazları genellikle kod karmaşıklığına sahiptir.

Öğretim Setleri ve SIMD

ADI, çoğu DSP'lerde SIMD (Tek Öğretim Birden Çok Veri) talimatlarını içerir, FFT ve matrix gibi gelişmiş algoritmaların paralel olarak yürütülmesine izin verir. TI's C6000 ayrıca, birçok 16-bit veya 32-bit işlemi gerçekleştirebilecek işlevsel birimlerin kullanımı aracılığıyla SIMD işlemleri de destekler.

Performans Metrikleri: Saat Hızlarının Ötesinde

Çiğ saat hızı (kök) belirgin bir ölçüm olsa da, gerçek zamanlı performans döngüsü (IPC), hafıza genişliği ve periferik geçncy talimatlarına bağlıdır.

FloatingPoint vs. Sabit-Point

ADI SHARC işlemcileri yerel olarak yüz yüzen bir noktadır, bu da algoritma gelişimini basitleştirir ve ölçeklendirme sorunları önlemektir. TI's C66x yerli yüzen hassas nokta (single and double sensitive) yanı sıra C5000 ve C2000 öncelikle sabit noktadır.In applications thating dynamic range (e.g., audio, radar), yüzen nokta işlemcileri daha verimli ve maliyete uygun olabilir.

MACS ve Operasyonlar

Multiplyaccumulate (MAC) döngüsü başına yapılan işlemler anahtar bir performans göstergesidir. ADI'nın SHARC+ çekirdeği, birden fazla işlevsel birimi nedeniyle 2 MAC'lara kadar (C66x kullanarak daha yüksek bir ham elde edebilir, ancak hassas bir nokta SHARC genellikle hassas görevlerde kazanır.

Gerçek Zamanlı Determinism

ADI'nın SHARC mimarisinin kritik bir avantajı, en kötü durumdaki uygulama süresini (WCET) açıklığa kavuşturmak ve öngörülebilir hafıza erişim süreleri nedeniyle birçok modelde önbelleklerin önbelleklileri tercih eden C6000 işlemcileri, ADI işlemcileri çok seviyeli mimari veya yapılandırma süresini (WCET) fark eden önbelleklerden muzdarip olabilir. Ancak TI bunu azaltmak için önbellekli belleklere ve yerel hafızaya sahiptir.

Güç Verimliliği ve Termal Yönetim

Güç tüketimi, özellikle taşınabilir ve termal olarak kısıtlanmış ortamlarda büyük bir farklılaştırıcıdır.

LowPower Solutions

Texas Instruments' C5000 serisi, güç verimliliğindeki açık liderdir: Tipik tüketim, C55x çekirdeği için 0.15 mW/MIPS'den oluşmaktadır. ADI's Blackfin ayrıca dinamik güç ölçeklendirme sunar, ancak en düşük güç Blackfin modelleri (örneğin BF60x gibi) batarya yaşamını gerektiren uygulamalar için (örneğin, işitme yardımı, IoT sensörleri), TI'nin C5000'si genellikle tek uygun seçimdir.

YüksekPerformance Trade-Offs

Yüksek sonunda, ADI'nın SHARC+ yarı iletken işlemcileri 1 GHz'de 2 W tüketebilir, TI'nin C66x çoklu çekirdekli cihazlar 1.5 W'den 5 W'e kadar temel sayı ve periferik kullanıma bağlı olarak değişir. Termal yönetim ( ısınır, zorlanmış hava soğutma) sürekli işlem için gereklidir. ADI'nın işlemcileri genellikle yüksek sıcaklıklar altında güvenilirliğe ihtiyaç duyulduğu endüstriyel ortamlarda tercih edilir.

Güç Yönetimi Özellikler

Her iki satıcı birden fazla güç modlarını destekliyor: aktif, boş, uyku ve derin uyku. ADI'nın dinamik gerilimi ve frekans ölçeklendirme (DVFS) bazı Blackfin parçalarında kullanılabilir. TI, Adaptif gerilim ölçeklendirme (AVS) ve daha gelişmiş C66x ve C2000 cihazlarında dinamik bir güç geçişi sunuyor.

Geliştirme Araçları ve Ekosistem

Entegre Kalkınma Çevreleri (IDEs)

Analog cihazlar CrossCore OLMS (CCES) ve VisualDSP++'ı miras cihazlar için sunar. Bu IDE'ler C/C++ derleyicileri, bir simülatörü ve profil araçları ile optimizasyon yapar. TI's Code Composer Studio (CCS) Eclipse tabanlı ve tüm TI işlemcileri destekler. CCS gelişmiş optimizasyon, RTOS entegrasyonu (TI-RTOS), ve gerçek zamanlı veri görselleştirmektedir (XDS).

Kütüphaneler ve Algoritma Destek

ADI, SHARC Audio Modül (SAM) ve Signal Processing Toolkit (SPT) FFT, filtreleme ve matris matematiği gibi ortak algoritmaları sunar. TI, DSPLIB (signal processing library) ve IMGLIB (görüntü işleme kütüphanesi) sabit ve yüz-düzel-seçmiş işlemleri için, artı geniş motor kontrol kütüphaneleri (SFRA, C2000 için dijital güç kütüphaneleri sunar.

RTOS ve Ortaware

Her iki satıcı da çok sayıda gerçek zamanlı işletim sistemini destekliyor. ADI, üçüncü taraf RTOSes gibi Micrium μC/OS-II/III ve FreeRTOS. TI-RTOS (şimdi BasitLink SDK'nın bir parçası) ve iletişim ve endüstriyel protokolleri destekler. TI ayrıca, motor kontrol ve dijital güç yazılım yığınlarını içeren kapsamlı bir SDK sunar.

Uygulama-Alıştırmalı Karşılaştırmalar

Profesyonel Ses ve Akustik

Yüksek sesle karıştıran konsollar, etkiler işlemciler ve aktif konuşmacılar, ADI'nın SHARC işlemcileri yerli yüzen hassas, düşük çözünürlükli ses otobüsleri ve özel ses periferileri (örneğin, S/PDIF, A2B). TI's C6000, genellikle hamput konularında hakimdir.

Endüstriyel Kontrol ve Motor Drives

Texas Instruments' C2000 serisi, gerçek zamanlı motor kontrolü için piyasa lideridir, tüm PWM ve ADC periferis ile alt-mikrosan döngü oranları elde eden ADI'nın Blackfin benzer yetenekler sunar, ancak genellikle dış analog bileşenler gerektirir, artan sistem maliyeti.

Tıbbi Görüntüleme (Ultrasound, CT)

Ultrasound kiriş ve tıbbi görüntü yeniden yapılandırması yüksek yüzen performans talep ediyor. ADI's SHARC ve TI's C66x burada her iki yarışta da, ADI belirli ultrason ön uç desteği (endüstriyel dönüştürücüler) ve daha düşük çözünürlük işlemesini sağlar. TI's C66x, yüksek MAC count ile gelişmiş algoritmaları sentetik aperture odaklandığını gösterir.

İletişim Altyapısı

4G sistemlerindeki Baseband işleme, TI'nin C6x işlemcileri kullanıldı; ADI's TigerSHARC ayrıca kablosuz test ekipmanları için FPGAs ve ASICs kullanmaya eğilimlidir, ancak hem ADI hem de TI'ler DSP çekirdeği ile SoCs sunar (ADSP-SC5 + FPGA, TI KeyStone SoCs).

Maliyet ve Scalability

ADI'nın yüksek uç SHARC işlemcileri genellikle yüksek hacimli bir fiyat (20 – 100+) taşır, ancak ürün hatlarıyla ilgili sistem maliyeti büyük hafıza ve birçok periferik TI'nin C5000 ve C2000, ortalama 2 ila 10 $ olarak düşük olabilir. Yüksek hacimli tüketici ürünleri için, TI'nin DSP'ye daha düşük maliyeti genellikle belirleyicidir. Ürün hatları arasında erişilebilirlik ayrıca TI'nin PintoPin uyumlulukları ile daha kolaydır (örneğin, C2000 cihazlar ortak ayak izi paylaşır).

Future Trends: Smarter, More Integrated DSPs

Her iki satıcı da ARM CortexA çekirdeklerini birleştiren heterojen mimarilere doğru ilerliyor (yüksek seviyeli OS ve bağlantı için) DSP çekirdeği ( sinyal işleme için) ADI'nın ADSP-SC5xx serisi, iki SHARC+ çekirdeklerini bir ARM CortexA5 ile birleştirir ve özel bir donanım hızlandırıcısı ile birlikte TI'nin AM6x işlemcileri, C66x DSP'leri ve derin öğrenme hızlandırıcıları ile birlikte.

Sonuç: Gerçek Zaman Uygulamanız için Doğru DSP'yi seçin

Analog cihazlar ve Texas Instruments DSP'ler arasında seçim yapmak, sistemin gereksinimlerinin ayrıntılı bir değerlendirme gerektirir.In motor kontrolü ve güç dönüşümü için TI's C2000 serisi, en iyi entegre periferiler ve endüstriyel otomasyon, ADI's SHARC işlemcileri güçlü bir seçim olarak kalır.For ultra-low-power batarya uygulamaları için, TI's C5000 serisi, rekabetçi maliyetle ilgili olarak, mükemmel bir maliyetle ilgili olarak, mükemmel ürününüzü ve gerçek zamanlı kontrol eder.

Daha fazla okuma için resmi ürün sayfalarını keşfedin: 0:0)Analog Cihazları DSP Süreçtörler) ve )Texas Instruments DSP Processors) Ek karşılaştırmalar bu şekilde bulunabilir.