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32位浮点处理器适用于便携式和电池供电的系统

2010年04月27日 ?? 收藏0

  便携式和/或电池供电的系统设计师已经大大受益于体积不断减小、性能却不断提高的数字处理器(DSP),如今他们能够前所未有地在不断减小的体积内更好地实现高端系统功能。不过设计师仍然面临着一些挑战,即需要在功率预算与更高处理精度所需功率之间进行折中。这一问题对于那些需要极高运算精度,像医疗设备、测试和测量设备以及专业的音频组件的便携式和/或电池供电的系统设计师来说尤为突出。对这些设计师来说,通常必须综合考虑功耗以及成本因素,在定点和浮点处理精度之间进行取舍,取舍的结果必将大大地影响总体系统性能。

  利用ADI公司最新推出的低功耗SHARC 2147x系列32位浮点处理器,便携式和/或电源供电系统设计师便不必再通过牺牲处理精度来满足功率预算、电路板空间或BOM成本约束等。的确,对于期望为便携式、高电源效率及小体积设计带来高端处理能力的设计师来说,浮点处理精度从未像该系列产品这样切实可行或成本低廉。

  为提高电源效率和节省空间而优化设计

  浮点DSP为专用的运算密集型应用而优化设计,这类应用采用复杂的算法来实现很高的系统精度。无论这些系统是市政供电还是电池供电,在器件级实

现低功耗和空间节省都将带来多方面的好处。

  例如,医疗设备和音乐录音设备都是由市政供电的固定安装设备,但这些设备也都具有许多与电池供电设备相同的嵌入式设计目标。在这两种情况下,电能的高效利用相当于较低的运行成本,而紧凑型设计可以确保系统的便携性和最小的安装空间。功耗低通常意味着散热少,这样有助于确保更高的系统可靠性,并且降低对系统冷却和室内空调的需求(附带结果是电能和空间的节省)。

  在电池供电的设备中,对于延长系统电池寿命和/或每次充电可用的时间,以及减少系统尺寸和重量以确保在方便携带来说,低功耗处理器是至关重要的。处理器功耗的减小也使设计师可以使用更小的电池,获得更高的功效并节省空间。对手持设备来说,低散热是一个特别重要的因素,因为这有助于长时间使用时不会发生过热,进而最大限度地提高系统的可靠性和用户的安全性。

  低功耗、低成本的浮点处理精度

  ADI新型的低功耗SHARC 2147x系列浮点DSP使便携式和/或电池供电系统的设计灵活性提高到新的水平,帮助企业在新产品和新市场上实现SHARC高处理精度。通过有效地平衡价格、性能和功耗,并提供高达5Mb的片上存储器,SHARC 2147x系列的处理器实现了更宽松的功率预算及紧凑的电路板尺寸,从而可以实现紧凑型、高效率的便携式设计,将高端信号处理能力应用到全新应用领域。

  面积为12x12mm的SHARC 2147x系列处理器功耗仅为363mW(典型应用),处理性能达到266MHz,片上集成存储器为5 Mb,每平方毫米芯片上的性能和存储容量要优于任何其他浮点DSP。凭借低热耗散和高耐热性能,SHARC 2147x系列处理器可用于只有有限通风条件的小电路板上,这使得设计师可以将处理任务和存储器合并到单一的高性能浮点DSP上。由于使用了较少的元件,设计师可以降低BOM成本,降低延时,并将故障点减到最少,从而提高整体系统的可靠性。所节省的空间,也使设计师能够在不占用过多电路板空间的条件下,在系统中集成更多的连接、通信以及坚固耐用性等方面的功能特性。

  更高的集成度=更多的能量节省

  SHARC 2147系列处理器充足的片上存储器和先进的并行处理能力,自然有利于降低功耗,扩大了处理器的低功耗架构的价值,确保大大地降低系统级功耗。这些特性使设计师能节省其他竞争性处理器因与外部存储器和/或其它处理器之间传送数据所产生的功耗,更不用说那些分配给处理器内部组件的功耗。

  由于集成了5Mb的内存,SHARC 2147x系列处理器可以避免使用外部存储器。通过利用可变指令集架构(VISA),内存的使用得到进一步优化,通过减少指令运算代码长度,可释放出高达30%以上的内存空间。这些特性也使得SHARC 2147x系列处理器在运行代码时比采用外部存储器的其他处理器快得多,因为减少了往来于片外存储器的数据搬移,从而确保了最佳的处理性能。

  SHARC 2147x系列处理器采用了具有独立运算单元和DMA处理通道的专用硬件加速器,可在后台执行复杂的FFT、FIR和IIR滤波,从而释放MIPS来用于核心处理。这种先进的并行处理能力大大提高了总处理带宽,避免了使用更多额外的处理器,同时确保了运算密集型应用的实时系统响应和处理完整性。

  有了这些存储和并行处理特性,设计师利用SHARC 2147x系列处理器可大幅节省功耗。这些特性所带来的性能提升可进一步节省功耗,确保算法和程序执行更快,使得执行某一任务所需的时间有所减少,从而导致净功率的节省。

  在便携式医疗系统与设备领域


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