看Synopsys新超标量ARC HS处理器性能如何提高两倍

2017-07-10 18:12:25 未知

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现如今的智能时代为嵌入式应用领域的发展提供了新的契机，也为嵌入式应用领域展现了大好前景。在SSD、无线控制和家用网络等嵌入式应用中出现了无数创新，有越来越多的嵌入式应用需要将高性能RISC执行和高能效信号处理组合起来，且复杂性越来越高，因而嵌入式处理器的性能需要有显著提升。

Synopsys的DesignWare ARC处理器系列是32位CPU，经SoC设计人员的优化，可满足各种不同用途的需求，从深度嵌入式应用到各种细分市场的高性能主机应用，不一而足。设计人员可利用已获得专利的可配置技术来定制各个ARC处理器实例，使产品各不相同，以满足特定性能、功耗和面积的要求。

日前，Synopsys宣布推出适合高性能嵌入式应用使用的新DesignWare ARC HS4x和HS4xD处理器系列。ARC HS44、HS46、HS48、HS45D和HS47D处理器具有单核、双核和四核配置，实施了双发射超标量架构，最高速度为每个内核6000 DMIPS，是广受欢迎的ARC HS系列中性能最高的处理器。HS45D和HS47D还支持150多个优化的DSP指令，提供2倍的性能和独特的高性能控制和高效数字信号处理组合。为了方便利用新硬件特点和简化软件开发，MetaWare Development Toolkit增加了双发射信道支持、丰富的DSP软件库和优化的C/C++编译器。ARC HS4x和HS4xD处理器专为满足固态硬盘（SSD）、无线基带、无线控制、家用网络、汽车控制和车载信息娱乐系统、多信道家庭音频、先进的人机接口（HMI）、工业控制和家庭自动化等各种高端嵌入式应用的功率、性能和面积要求而设计。

可实现高端控制和嵌入式Linux功能的双发射HS4x系列

ARC HS44、HS46和HS48处理器采用了ARCv2指令集架构（ISA），可实现低功耗、小体积硅封装的高性能嵌入式设计。ARC HS4x系列具有高速10级双发射流水线，支持乱序执行，从而尽可能减少了处理器的空闲周期，尽可能增加了指令吞吐量。在典型的16-nm FinFET制程中，处理器可在2.5 GHz下，提供高达每个内核6000 DMIPS的性能，同时仅需要0.06 mm2面积且功率低至37 microwatts/MHz。精致的分支预测和ALU后置技术来降低加载到使用的延迟，提高了指令处理效率。HS4x处理器提供单核、双核和四核配置，速度最高可达到每集群24,000 DMIPS。HS46和HS48提供指令和数据缓存（每个缓存高达64 KB），完全支持一级（L1）缓存一致性。HS48还包含8MB的二级（L2）缓存和功能全面的内存管理单元（MMU），该单元支持对称多处理（SMP）Linux。像所有ARC处理器一样，所有的HS4x处理器都可配置，并实施了ARC处理器扩展（APEX）技术，从而支持添加自定义指令，以满足每个目标应用独特的性能、功率和面积要求。

使用HS4xD系列的高效DSP

HS45D和HS47D具有和HS4x一样的高端控制功能，还有对基带、音频、声音、语音和其他信号处理应用有用的额外DSP功能。为了加速数学函数的执行，HS45D和HS47D为设计人员提供了实施硬件整数分频器这一选项以及适用于64位乘积、乘积累加（MAC）、向量加减和可配置IEEE 754兼容浮点单元（单精度、双精度或两种精度）的指令。ARC HS4xD处理器与超低功耗ARC EmxD处理器兼容，并具有与其相同的指令集，因而在两个处理器系列间可以轻松迁移代码。

HS4xD处理器中高性能RISC和DSP功能的混合提供了高效的多信道音频处理功能，适合手机应用、家庭应用和车载信息娱乐系统应用。HS4xD可同步管理通信栈、文件系统支持等控制任务，同时还能提供信号处理带宽，支持音频解码、后期处理和基于语音的人机接口（HMI）处理。有越来越多的家庭需要这些任务来处理高性能无线流音响系统和声控助手。Synopsys和第三方合作伙伴携手提供经过HS4xD优化的音频/语音代码资产组合和后期处理软件。

MetaWare 开发工具包简化了HS4x/HS4xD处理器编程

ARC HS4x和HS4xD处理器系列拥有一个稳固的软硬件开发工具生态系统支持，其中包括MetaWare编译器/调试器、nSIM指令集模拟器、MQX实时操作系统（RTOS）和行业领军供应商提供的第三方工具、操作系统（包括Linux）和中间件。MetaWare开发工具包包括优化的DSP函数库，如FFT和DCT、FIR和IIR滤波器，以及向量和矩阵数据函数，允许软件设计人员从标准DSP构建块快速实施算法。该工具还包含开发语音代码使用的基于ITU-T的运行库。对于常规C代码，编译器能自动生成ARCv2DSP ISA指令，以提供最佳性能，包括引导的和自动的向量化优化。

忆芯科技首席执行官Sky Shen表示：“我们的设计团队一直在承受压力，要让SSD控制器实现高性能，满足不断快速发展的企业市场。Synopsys的新ARC HS4x和HS4xD处理器将支持我们实现新的性能等级，同时限制功耗和芯片面积，而这对我们的应用十分重要。此外，ARC开发工具和生态系统将帮助我们加快软件开发工作和项目进度。”

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