[SHARC处理器的起源和演进] 起源处理器温度
2SHARC处理器的历史
“SHARC”是超级哈佛架构(Super Harvard ARChitecture)的缩写,是ADI公司为他们的浮点处理器起的名字。SHARC处理器在标准哈佛架构基础上作了改进,不仅方便了PM(程序存储器)总线上的数据传送,并通过增加一个指令缓存优化了基于紧密循环的计算过程的吞吐性能。改进后的架构能够同时存取数据和系数,并同时从指令缓存执行所选的指令,从而高效地实现了处理器的三总线操作模式。
大家知道,SHARC处理器最早起源于ADSP-21020。这个浮点单指令单数据(SISD)DSP实际上是一个不带嵌入式存储器或外设的独立计算内核。PM和DM(数据存储器)存储空间是通过连接到SRAM芯片的外部总线进行访问的,通过JTAG接口对处理器进行编程和调试。
ADSP-21020可以在33MHz时钟频率下工作,执行单周期指令。ADSP-21020可以利用80位累加器完成32位或40位浮点和32位定点运算,是ADI公司在1991年推向市场的突破性产品。这种内核技术是ADI公司对浮点性能和创新做出承诺的起始点。
3集成与创新:SHARC的诞生
第一款真正的SHARC处理器是ADSP-21060。ADI公司在ADSP-21020内核产品的基础上开发出了一个完全集成的处理器,其中包括了用于控制集成外设的DMA流量的片上SRAM和I/O处理器。
ADSP-21060浮点处理器是1994年进入市场的,当时被认为是DSP性能和创新方面的顶尖水平。
SHARC内核能够在一个周期内以高达40MHz的速度执行计算,并且增加了I/O处理器,能够在不增加任何内核开销的条件下,在外设和双端口4Mb SRAM存储器之间高速传输数据。
为了进一步提高最终用户的系统性能和可扩展性,ADI设计团队着手创建允许多处理器系统能共享数据并且开销很小的机制。在外部端口逻辑中增加了一个簇总线控制器,可以无缝地进行处理器间的并行数据通信,每个簇最多可以有6个处理器。这种突破性技术允许系统架构师以高达240MBps的带宽从主处理器向指定从处理器的内存直接传送大量数据,或使用广播模式向簇中的所有从器件直接发送数据。
使用ADI的链路端口专利技术还能实现处理器间的高速通信。每个ADSP-21060集成了6个独立的链路端口用于点到点通信,因此可以实现额外的240MBps的I/O带宽。
由于具有这种真正平衡的架构和扩展功能,SHARC处理器被广泛用于运算强度大的应用,如医疗成像、军事雷达和电子游戏机。
也许让人不敢相信,具有这种功能的处理器在15年前就推向市场了,但令人更加惊奇的是,这种处理器目前还在继续为用户所用!这是SHARC架构性能的良好扩展性以及ADI公司对质量和用户满意做出承诺的最好证明。
4第二代SHARC处理器
第二代SHARC处理器将处理性能提升到了新的层次,它将内核架构扩展为单指令多数据(SIMD)系统,并将内核时钟频率提高到100MHz。ADSP-2116x系列处理器保持了与ADSP-2106x SISD处理器的源代码的完全兼容性,而且经过少量代码修改就能让用户发挥新增加的并行运算单元(寄存器文件+乘法器+ALU+桶式移位器)的作用,与上一代SHARC相比可以将周期性能指标提高一倍。
为了在不降低周期性能的条件下方便到这个新增加的运算单元的数据传送,内部的PM和DM数据总线宽度都增加到了64位,同时在ADSP-21161上集成了48位宽100MHz SDRAM控制器来增加I/O数据传送带宽,从而能够实现高达600MBps带宽的数据传送能力。
就像上一代SISD SHARC一样,第二代SHARC保留了支持簇总线系统架构的多处理器无胶合连接,以及通过链路端口的点到点连接,使性能升级路线图更加简单清晰。
就像上一代SISD SHARC一样,第二代SHARC系列器件被医疗、工业和军事应用所广泛采用,而且由于额外集成了支持时分复用(TDM)和I2S格式的串行端口(SPORT),专业音响和高端消费/汽车音响设备很快地利用到了该处理器的浮点运算提供的大动态范围优势。
5第三代SHARC处理器
第三代SHARC处理器开始跳出多处理器应用空间,主动迎接新的挑战。由于在音频应用中具有明显的浮点处理优势,SHARC技术开发的重点开始转向以最低系统成本努力增加片上处理功能。
以这个目标开发并推向市场的第一批处理器是ADSP-2126x系列。就像ADSP-2116x一样,ADSP-2126x采用SIMD架构使运算性能最大化。除了将内核性能翻倍达到200MHz外,ADSP-21266处理器还是SHARC系列中首个内置片上掩膜ROM的产品。集成4Mb ROM降低了系统复杂性和成本,将曾经给人们留下“高成本”印象的浮点型DSP推向了消费类音频领域。
为了进一步降低硬件系统设计的复杂性,ADI公司开发出了名为“数字应用接口”(DAI)的创新性外设。与以前的SHARC和同类竞争性产品将引脚功能固定下来不同,DAI允许用户将任何外设功能分配到他们想要的任意一个外部引脚。对于音频系统来说,这意味着当系统输入输出要求发生改变时,音频时钟域可以随时通过软件分配到引脚并路由到串行端口。这种灵活性可以显着减少为了支持特殊系统规范所需的外部引脚数量,有助于硬件设计的简化,帮助用户进一步降低成本。
ADSP-2136x继承了ADSP-2126x节省成本的优点,并增加了先进的音频信号链集成方法。内核性能提高了60%以上,达到333MHz,内部SRAM可增加到3Mb。另外还集成了许多针对音频的外设,如高性能异步采样率转换器(ASRC)、SPDIF收发器和DTCP加密引擎,从而进一步优化了可编程性能和音频系统BOM成本,巩固了ADI在音频市场中的领导地位。在这一系列的高性能产品中还集成了工作频率高达166MHz的32位SDRAM接口,以增加I/O带宽,同时有利于数据密集应用使用批量生产的存储器。
基于这种突破性的音频系统集成和性价比领先优势,第三代SHARC系列不仅在专业音频领域,而且在消费音频应用(如家庭影院系统、AV放大器)中得到了广泛应用,为新一代高清音频标准(DTS Master Audio和Dolby Tru-HD)推向市场发挥了重要作用。
6第四代SHARC系列――ADSP-2146x
第三代SHARC处理器在优化性价比方面取得了成功,推动浮点处理器进入了对成本敏感的消费类应用,而这类应用曾被人们认为是不可能使用昂贵的浮点处理器的。
ADI公司现在面临着一个有意思的挑战:如何进一步改进具备优异性价比的浮点处理器?
在定义第四代处理器时,产品开发团队注重的是核心价值正是它们使得SHARC一直处于浮点DSP技术的前沿:
● 市场领先性能
● 架构平衡
● 性能可扩展性
● 智能集成
下面将详细介绍上述每个关键的方面。
6.1 ADSP-2146x性能增强
在ADSP-2136x系列内核改进的基础上,ADI的SHARC开发团队制定了更高的性能目标,并采用台积电(TSMC)的65nm硅工艺继续优化性能和成本平衡。通过仔细的工程设计和规划,ADI在2008年11月正式发布了ADSP-2146x系列处理器,其内核性能可达450MHz,与最接近的竞争产品相比几乎高出30%。然而,ADI设计团队并不满足于仅仅增强性能,开始寻求创新的方式来大幅度提高运算性能的同时对功耗和成本的影响降至最小。
许多工程师利用浮点处理器提供的宽动态范围实现各种算法,如图案检测、数据压缩/解压缩、加密/解密和自适应滤波。在其中的许多运算密集型算法中,快速傅里叶变换(FFT)、有限冲击响应(FIR)滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器等一些基本的信号处理单元得到了广泛使用,并作为大多数数字信号处理应用的基础。专注于这些内核信号处理构建模块的ADI公司开始将这些功能集成进2146x DMA架构中,以便进一步增强SHARC内核的450MHz性能。
在简单的编程模型基础上,DSP工程师可以将这些“加速器”的每个看作是一个简单的外设。每个加速器配置有自己的本地存储器用于数据和系数存储,从而不会增加内核处理器的开销。另外,还有一组加速器专用寄存器用于设置加速器,包括主存储器中的系数起始地址、计数器等信息。当设置完成后,程序就开始按顺序运行,用户只需简单地等待表示处理结束的中断。
FIR加速器包含一个1K字的本地存储器用于存储系数,另外1K字的存储器用于存储延时线数据。FIR运算单元包括4个并行的MAC(乘法累加)单元,每个单元的工作频率是内核时钟频率的一半。运算单元都能够利用80位精确累加器执行32位浮点或32位定点处理。理论上,除了内核提供的2.7GFlops性能外,这个引擎还能提供1.8Gflops的处理能力。因此与第三代产品相比,第四代产品大体上将可用浮点性能增加了一倍。
FIR加速器可以用于单次迭代模式,这意味着完整的滤波器实现可以适配进本地存储器(滤波器长度
SHARC简介
SHARC是由美国ADI公司推出的一款32位浮点数字信号处理器系列,其全称为Super哈佛架构(Super Harvard ARChitecture) 的处理器。这个产品系列以高效和优化性能而闻名,是对标准哈佛架构的一种创新改进。SHARC处理器在设计上突破了传统的哈佛架构,特别强调了PM(程序存储器)总线的数据传输效率。通过增加一个指令...
SHARC产品介绍
SHARC产品系列中的ADSP 2148x和ADSP 2147x属于第四代处理器家族,它们继承了前代产品的优点,同时引入了诸多创新设计。这些处理器为工业、仪表、消费类音响、汽车和专业音响应用提供了丰富的外设特性,包括内置的PCG、8个串口、4个立体声通道ASRC、UART、TWI接口,极大地增强了设备的兼容性和灵活性。采用...
"SHARC"代表什么?
SHARC是一个经常使用的英文缩写,全称为"Super HAward ARChitecture",中文解释为"超级奖台架构"。这个术语在计算机硬件领域有着特定的应用,特别是在描述一种高性能的微处理器架构时。它在英文中的流行度达到了15,945次,表明其在技术文献和专业讨论中相当常见。SHARC分类于计算机硬件领域,特别与硬件设计...
[SHARC处理器的起源和演进] 起源处理器温度
第二代SHARC处理器将处理性能提升到了新的层次,它将内核架构扩展为单指令多数据(SIMD)系统,并将内核时钟频率提高到100MHz。ADSP-2116x系列处理器保持了与ADSP-2106x SISD处理器的源代码的完全兼容性,而且经过少量代码修改就能让用户发挥新增加的并行运算单元(寄存器文件+乘法器+ALU+桶式移位器)的作用,与上一代SHAR...
SHARC平台
SHARC平台的核心是基于ADI公司在1999年推出的SHARC Melody处理器,它是一款高性能的DSP芯片组。这款芯片组的显著特点是其内置的强大单片32位浮点SHARC DSP,它具备自动检测和解码多种声音程序的能力,为音频处理提供了高效且灵活的解决方案。Melody芯片组的一大优点是可以进行重新编程,这意味着在未来的应用...
收音机芯片哪个最好
ADI的SHARC。AnalogDevices(ADI)公司的SHARC系列:ADI的SHARC处理器是一种高性能、低功耗的DSP芯片,专为音频和音频处理应用而设计,该系列提供了强大的处理能力、高质量的音频处理和优良的信噪比。
哈佛结构和冯诺依曼结构的区别,急啊~!
哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令内容,解码后得到数据地址,再到相应的数据存储器中读取数据,并进行下一步的操作(通常是执行)。程序指令存储和数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度,如Microchip公司的PIC16芯片的程序...
浅谈数字音频媒体矩阵应用
在音频技术的革新中,数字音频媒体矩阵,一款集模拟信号处理与智能DSP功能于一体的创新设备,正逐步取代传统处理方式,引领会议室和指挥中心的音频解决方案革命。比如,艾索科技的DMP系列,凭借ADI SHARC处理器的强大性能和跨平台控制能力,不仅提供卓越的音频处理,还具备设备管理的智能特性。相较于传统的音频...
冯·诺依曼结构结构
如SHARC)增加了指令缓存和专用I\/O控制器,进一步优化了性能。总的来说,冯·诺依曼结构以简单性和成本效益见长,而哈佛结构则追求更高的数据处理速度,但结构复杂。现代处理器通常结合了两者的优势,利用内部缓存实现了性能的提升。单片机根据需要,也可能选择哈佛结构,因为其内部集成存储器。
嵌入式计算目录
第三章,聚焦于基于微处理器模型的嵌入式系统结构,如冯·诺依曼和哈佛模型,以及sharc处理器的特性和结构。此外,还介绍了sharc结构的计算操作、指令系统和多处理器系统设计。第四章,讨论了系统互连技术,包括总线技术、交换机互连、存储体系和硬件加速器的设计。以跳频通信和硬件加速器为例,分析了如何...
进态托拉: 英特尔公司是全球最大的半导体芯片制造商,它成立于1968年,具有41年产品创新和市场领导的历史.1971年,英特尔推出了全球第一个微处理器.这一举措不仅改变了公司的未来,而且对整个工业产生了深远的影响.微处理器所带来的计算机和互联网革命,改变了整个世界.
鼎城区18765914543: CPU的发展历史是怎样的? - ?
进态托拉: CPU 的发展及相关产品技术 C P U (C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t),即中央处理单元,也称微处理器,是整个系统 的核心,也是整个系统最高的执行单位.它负责整个系统指令的执行、数学与逻辑运算、数据存储、传送以 及输入输出的控...
鼎城区18765914543: 世界上第一块cpu何时诞生??
进态托拉: CPU的溯源可以一直去到1971年.在那一年,当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004.这不但是第一个用于计算器的4位微处理器,也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器!!
鼎城区18765914543: CPU是如何诞生的?
进态托拉: 1822 年:英国人Charles Babbage(1792 ~1871 年)设计了差分机和分析机 ,其设计理论非常超前,类似于百年后的电子计算机,特别是利用卡片输入程序和数据的设计被后人所采用. 1834 年:Babbage 设想制造一台通用分析机,在只读存储器(穿孔卡片)中存储程序和数据 .Babbage在以后的时间里继续他的研究工作,并于1840 年将操作位数提高到了40 位,并基本实现了控制中心(CPU)和存储程序的设想,而且程序可以根据条件进行跳转,能在几秒内做出一般的加法,几分钟内做出乘、除法
鼎城区18765914543: CPU的两大知名生产商是谁??
进态托拉: 全球唯有两大CPU生产商:INTEL和AMD.在世界知名的CPU厂商中,AMD是Intel(英特尔)的最大竞争对手.英特尔和AMD算是兄弟吧,前者出生于1968,后者1969年诞生.它们都有一个共同的祖国——美国. 英特尔公司是全球最大的半导...
鼎城区18765914543: 有谁知道Intel和AMD的CPU它们的架构、核心的历史演变和现状? - ?
进态托拉: http://baike.baidu.com/view/15281.htm这个是英特尔的. http://baike.baidu.com/view/810.htm这个是AMD的.
鼎城区18765914543: 各个阶段CPU的晶体管集成数量有多少? - ?
进态托拉: CPU是Central Processing Unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中最重要的一个部分,由运算器和控制器组成.如果把计算机比作人,那么CPU就是人的大脑.CPU的发展非常迅速,个人电脑从8088(XT)发展到现在的Pentium 4时代,只...
鼎城区18765914543: 最早的四核处理器诞生于哪一年? - ?
进态托拉: 1、最早的双核CPU当然是计算机体系架构方面的老大—— IBM 的, IBM Power4 ,2001 年,主要用于服务器和超级计算机; 后来的 Power5 也是双核的,广泛应用于多款 Apple Mac 系列电脑. 2、关于Power4,需要补充一点的是:它不仅是世...
鼎城区18765914543: cpu主要是干嘛用的?看电影需要的CPU高吗? - ?
进态托拉: CPU是中央处理单元(Cntral Pocessing Uit)的缩写,它可以被简称做微处理器(mcroprocessor),不过经常被人们直接称为处理器(processor).不要因为这些简称而忽视它的作用,cpu是计算机的核心,其重要性好比心脏对于人一样.实...
鼎城区18765914543: 流水cpu是以什么为原理构造的处理器,?
进态托拉: CPU是计算机的中央处理部件,具有指令控制、操作控制、时间控制、数据加工等基本功能.إ早期的CPU由运算器和控制器两大部分组成.随着高密度集成电路技术的发展,当今的C PU芯片变成运算器、cache和控制器三大部分,其中还包...