“魂芯”DSP处理器的现在与未来

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1、“魂芯”DSP处理器的现在与未来中国电子科技集团公司第三十八研究所洪一hongyi@cetc38.com汇报内容一、处理器应用概述二、“魂芯”DSP发展2系统设备硬件发展阶段图模拟系统数字系统编程系统软件系统着重具备处理能力强调稳定性和一致性强调模块化/标准化强调维护/升级便利电子管/三极管大/中/小规模数字FPGA+DSPDSP+CPU集成电路信息系统处理设备正从编程系统向软件系统过渡3软件系统正向我们走来产品研制希望上市时间(D)高层次平台可多人组合开发，产品质量(Q)用户需求产品快速高效成型进入市场。开发成本(C

2、)器件具备能力型号66AK2H06H12H14DGIPs(CPU)9.8@1.4G19.6@1.4G19.6@1.4GGFLOPs(DSP)99.2198.4198.428nmDSP运算过千亿，10nm超万亿，GMACs(DSP)153.6307.2307.2运算要求小于万亿占据多数信息系统，接收通道:2~200GMACS，构建软件平台硬件条件已具备。波束形成:1~10TMACS；高性能计算:0.5G~2TFLOPS;工艺发展需求集成电路设计价格$240$212.DFM$1807MPhysicalImpleme

3、ntation$120$101.7M7nmNRE费用过亿，平台器件实现Verification$56.0M量大面广，分摊费用。$60Architecture4IPQualication28nmPlanarCMOS20nmPlanarCMOS14/16nmFINFETS软件化平台带来的益处硬件优化前提条件•硬件平台设备量在可接受前提下，接口优化算法优化算法优化运算能力大于实际系统要求运算量•良好便利软件开发环境;算法优化软件化系统特点•硬件层面统一化、应用层面软件化、环境层面平台化；•用户软件编程与系统硬件松耦合，两者升级

4、和维护各自独立；•基础架构和体系开放，组件标准化，软件规范化，环境建设多人参与；5人们对系统硬件要求:①绿色适应性：满足实际系统运算能力要求下，功耗接近最佳；②产品延续性：器件和应用软件松耦合，各自独立升级和维护；③使用便利性：应用软件丰富，多人共享应用开发，便于交流；④未来发展性：硬件性能遵循Moore定律；DSPGPU产品延续性和绿色适应性和FPGA？使用便利性，未来发展性时序驱动CPUSOC数据流数据驱动•时序器件在产品延续性和使用便利性方面，其固有特性难有大的改观；•数据器件随工艺进步和结构调整，在绿色适应性和未

5、来发展性随之能调整；软件化处理平台一定是数据流器件构成的平台构建系统硬件类型器件种类优势劣势•支持高级语言；•无法实现小延时；数据流器件(DSP/CPU)：•接口数量不够；逻辑层面设计•升级维护、调试方便对设计师要求较低•计算能力强；•编译调试时间长；时序流器件(FPGA):•接口丰富；电路底层设计•软件无缝维护升级困难设计师需较高电路设计能力当数据流器件性能满足设备运算要求时，快捷方便开发成为设计师的第一追求。时序器件运算能力强的优势会被忽略，产品延续性和使用便利性的劣势被放大，边缘化成为必然。7软件系统成立的基本条件

6、28nm运算能力DSP达100G/GPU达1T，10/7nmDSP达1T/GPU达10T可预见；随着100G以太网高速数据接口逐步推行，相互间数据传输方式趋于统一，16nm是平台转化的一个临界点，软件处理平台逐步成为系统实现基本形态.未来5年是软件处理平台重要的时间节点。DSP计算性能(TI/28nm)GPU性能(28nm)型号66AK2E02E05H06H12H14L06GTX680HD7970DGIPs(CPU)4.9@1.4G19.6@1.4G9.8@1.4G19.6@1.4G19.6@1.4G8.4@1.2G流处

7、理器数15362048GFLOPs(DSP)33.667.299.2198.4198.496纹理单元数1281288GMACs(DSP)44.844.8153.6307.2307.2153.6核心频率(M)1006925未来市场硬件特点:•平台化:处理性足够强，除接口IP外，内部功能全部软件化，不同应用差异在软件;•垄断性:NRE费用提升导致设计门槛提高,产品将聚集在高性能和环境优良的平台上；最佳计算效能是设计师永远追求，各种数据器件相互组合是未来系统常态:•大型系统：DSP、GPU、CPU、NP以单独形态出现;•中型系

8、统：DSP或以个体出现，或以DSP+CPU异构形态出现•小型系统：DSP+CPU异构单体出现随着集成电路工艺进步，处理器运算能力增强，系统划分门槛在不断上升手机是软件系统典型案例各种处理器特点CPU(ARM)DSP完成信号处理算法效能最佳；CPU完成数据处理和调度效能最佳；9DSP(CEVA)GPU并行度极高，