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可配置处理器的尺寸和性能随需而变

姚琳?? EDN China技术编辑?? 2008年02月01日 ?? 收藏0

ChrisRowenTensilica公司总裁兼首席执行官  “ 在一些需要密集处理数据,或者循环操作中,采用可配置处理器可以把性能提高5倍~6倍……如果用一些特殊的指令,就可以把性能提高上百倍。”

  如果从零开始研发一个新的32位处理器,所花费的时间和资金将是企业所无法承担的。要开发具有自主IP的处理器,可配置处理器不失为一条可行的中间道路。

  做为可配置处理器概念的先行者,Tensilica公司的总裁及首席执行官Chris Rowen博士先后在Intel、MIPS、Silicon Graphics和Synopsys公司工作过。正是在这些公司工作的经历,使他认识到传统处理器架构的某些局限,并在1997年创立了Tensilica公司,推动可配置处理器的产品和概念。Tensilica所推崇的可配置处理器的概念给业界带来的冲击已经是有目共睹。

  借Chris Rowen博士来京发布106Micro处理器之际,EDN China记者对他进行了采访。

  EDN China:Tensilica发布了面积和功耗都是最小的32位106Micro处理器,使可配置处理器有机会进入低成本的8位和16位处理器市场,在性能上做了哪些权衡?

  Chris Row

en:

低端市场对成本非常敏感,但对性能的要求不一定低。根据这个特点,我们在106Micro上取消了Cache以降低成本。由于没有了Cache,也就没有了Cache Miss的问题,可以保证性能的稳定。Diamond处理器只有一个和内核连接的存储器,其大小是由软件工程师决定的。很多控制应用的代码尺寸是固定的,也不是很复杂,所以在MCU上取消Cache并不是很大的问题。

  尽管取消了Cache,但106Micro在性能上一点没有缩水,在130/90nm G工艺下,面积优化后的占用面积分别为0.26/0.13mm2,比ARM7和Cortex-M3都要小,性能却可达到1.22DMIPS/MHz,高于ARM9E提供的性能。106Micro可以对处理器及存储器进行逐周期的精确功耗控制,布线后功率为0.1mW/MHz和0.04mW/MHz。106Micro还具有128kB RAM、32位乘法器、用于调试的跟踪端口、集成的定时器以及可提供快速复杂中断处理的中断资源(2级共15个中断)。

  我们是针对用户需求而开发处理器,在编程灵活性更高的产品中,如212GP往上的产品,我们又会把Cache放进去。

  EDN China:ARM和MIPS都不断通过并购来扩大业务范围,以期能够为用户提供更多的选择和解决方案。Tensilica却几乎没有并购行为,如何保证自己的竞争力?

  Chris Rowen:
通过收购,我们的竞争对手可以为客户提供更多的产品,但这些收购基本上是在他们原有业务之外进行的。由于他们的IP架构是固定的,在固定架构里能做的事也是有限的,必须通过并购来扩大市场。Tensilica的可配置处理器非常灵活,基本的指令集只有80条指令,用户可以根据需要对指令进行扩展,使一些复杂的处理用几条扩展指令就能处理完毕,用户也可以对中断、存储器等进行配置。可配置处理器在DSP、多媒体处理、音视频和CPU等应用上还有很大的成长空间,Tensilica公司还没有碰到成长的瓶颈,所以我们没有必要通过并购来扩大市场。

  EDN China:易用高效的开发工具是吸引工程师的重要因素,做为一家规模相对较小的公司,Tensilica如何在工具上与与其他公司竞争?

  Chris Rowen:
由于每个经过客户配置的处理器都是不一样的,所以只能是由Tensilica自己来提供编译器。从成立伊始,Tensilica就有一个很大的研发团队在做编译器,迄今已经有10多年的历史了。我们的编译器效率非常高,使得在满足一定性能要求的前提下,所需的处理器时钟频率是最低的,程序经编译后的代码也很小。Diamond处理器是标准处理器,开发工具链也是标准的,在网站上都可以免费下载和试用,第三方可以直接拿我们的工具去做二次开发,他们提供的工具包括调试、仿真、跟踪,以及一些应用软件。我们在开发工具上的投资是相当多的,这是保证我们不断创新的基础。

  我们有两种方式添加新的指令,一是工程师手工添加,用TIE语言编写,可以自动生成编译器。这时需要程序员修改原来的C代码,在C代码中添加一些解释和说明,说明要调用的新指令和新寄存器,才能调用处理器的新功能。另外一种方法是Xpress Compiler根据新添加的指令,自动生成新的编译器,编译器知道新指令在哪里,不需要人工去修改原来的C程序。用第二种方式不必修改C代码,但由于添加了新的指令,编译后的代码执行性能要比通用处理器好很多,常常可以把性能提高3倍~5倍。第一种方法是用人工的方法分析应该添加什么内容,然后由Xtensa Generator产生新的工具链和硬件,新工具链可以把性能提高几十倍甚至上百倍。


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可配置处理器? 尺寸? 性能?

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