Алтайский государственный университет
Опубликован: 12.07.2010 | Доступ: свободный | Студентов: 1426 / 388 | Оценка: 4.02 / 3.93 | Длительность: 16:32:00
ISBN: 978-5-9963-0349-6
Специальности: Разработчик аппаратуры
Лекция 14:

Состояние отечественных разработок в области высокопроизводительных вычислений

< Лекция 13 || Лекция 14: 12345 || Лекция 15 >

Телекоммуникационный микропроцессор NVCom-01

Телекоммуникационный микропроцессор NVCom-01 ("Навиком") является программируемой трехпроцессорной "системой на кристалле" со встроенной функцией 48-канальной ГЛОНАСС/GPS-навигации [88].

Микросхема "Навиком" обеспечивает аппаратно-программную поддержку функций обработки навигационного сигнала ГЛОНАСС/GPS, процедур цифровой обработки сигналов, ряда коммуникационных процедур (Витерби, турбокодирования, корреляции и др.), обработки изображений.

Микросхема спроектирована по технологии 0,13 мкм на базе IP-ядерной платформы "Мультикор" [87], размеры кристалла 8,8 \ast 9,5 мм \ast мм, \sim 60 млн транзисторов.

Возможности микропроцессора позволяют использовать его в широком диапазоне областей применений:

  • абонентские терминалы мультистандартных систем профессиональной связи (от стандарта TETRA до систем 3G) со встроенной функцией навигации;
  • портативные ГЛОНАСС/GPS-приемники, в том числе для подвижных платформ (автомобилей, железнодорожного транспорта);
  • аппаратура цифрового телевидения (DVB) и радио (DRM);
  • IP-камеры с "интеллектуальным зрением", IP-телефония;
  • аппаратура беспилотных летательных аппаратов (БПЛА);
  • специальные применения.

Микропроцессор NVCom-01 позволяет замещать высокопроизводительные DSP-процессоры зарубежного производства, в том числе микросхемы ADSP TS201 (ADI), ряд микросхем серии OMAP (TI), навигационные микросхемы SiRF Atlas-III (SiRF).

Основные характеристики:

  • тактовая частота: до 300 МГц;
  • архитектура трехъядерная, MIMD (Multiple Instructions Multiple Data). RISC-ядро: MIPS32 — архитектурно совместимое с гапроцессором арифметики в формате с плавающей точкой; устройство умножения и деления; два DSP-ядра SISD-архитектуры, образующих новое программируемое сдвоенное "мега-ядро" сигнального процессора с плавающей и фиксированной точкой и общим полем памяти — DELCore-30 (Dual ELVEES Core);
  • пиковая производительность: 3,6 Гфлопс (float32) / 14.4 Гоп./с (int16)/ 28.8 Гоп./с;
  • FFT — 1024 (комплексное): 4,7 мкс (блочная плавающая точка, 16 бит) и 15,4 мкс (плавающая точка, 32 бита, IEEE754);
  • интегральный объем встроенной памяти: \sim 4 Мбит (для всех процессорных ядер);
  • 32-разрядный порт внешней памяти MPORT со встроенным контроллером доступа к внешней памяти типа SRAM/SDRAM/ SBSRAM/FLASH/ROM;
  • встроенный DMA-контроллер;
  • последовательные порты I2C, USB, Ethernet 10/100 Мбит/с, 2 порта UART, 4 многофункциональных порта MFBSP (I2S/ SPI/ SHARC LPORT/ GPIO) с DMA;
  • порты ввода и вывода видеоданных;
  • JTAG IEEE 1149.1, встроенные средства отладки программ (OnCD);
  • встроенный умножитель/делитель входной частоты (PLL);
  • интервальный таймер (IT), таймер реального времени (RTT), сторожевой таймер (WDT).

Многоканальный навигационный коррелятор (МСС):

  • 48 каналов слежения;
  • навигационные сигналы GPS С/A, GPS L2Q ГЛОНАСС СТ;
  • устройство быстрого поиска (Fast Search Engine, FSE);
  • прикладные библиотеки обработки/сжатия видео- и аудиосигналов: FFT, фильтрации, адаптивной фильтрации, JPEG/MJPEG/ MPEG2/MJPEG4-видеокодер; MР3 аудио-декодер, TETRA (аудиокодек), IP-телефонии и др.;
  • средства разработки: среда разработки и отладки программ MCStudio3, ядро ОС Linux 2.6 (планируется);
  • напряжение питания: периферия — 3,3 В, ядро — 1,2 В;
  • частота/мощность потребления, МГц/мВт: 80/280 и 300/ \sim 1000, программируемые режимы энергосбережения;
  • корпус: HSBGA400, размер 21 \ast 21 мм \ast мм (в серии планируются корпуса размером 10 \ast 10 мм \ast мм и SIP-модули на базе NVCom и SDRAM/FLASH).

Примечание. приведены параметры микросхем при работе в нормальных климатических условиях.

NVCom-01 программно совместим снизу c серией сигнальных микропроцессоров "Мультикор" (1892ВМxx) разработки НПЦ "ЭЛВИС", а также с другими разработками фирмы (1288ХКxx, 1892ХДxx, 2008ВГ1Я, 1508ПЛ8Т, 1508ПЛ9Т).

RISC-ядро является ведущим в трехпроцессорной конфигурации микросхемы и выполняет основную программу. Для RISC-ядра обеспечен доступ к ресурсам DSP-ядер, являющихся ведомыми по отношению к RISC-ядру.

Таблица 14.6. Параметры быстродействия микросхем NVCom-01
Характеристика Значение
Тактовая частота, МГц 300
Формат фиксированной точки (int16)
Пиковая производительность, млн.оп./с 14400
МАС, млн.оп./с 4800
МАС комплексный, млн.оп./с 1200
КИХ — фильтр, нс/отвод 0.22
КИХ — фильтр комплексный, нс/отвод 0.75
FFT — 1024, комплексное, блочная плавающая точка, мкс 4.7
FFT — 2048, комплексное, блочная плавающая точка, мкс 9.4
FFT — 256, комплексное, блочная плавающая точка, мкс 0.94
DCT — 8, нс 13.4
DCT — 8 x 8, блочная плавающая точка, нс 267
Пороговый анализ, нс/отсчет 0.21 (int16) 0.42 (int32)
Упорядочение (поиск N максимумов), нс/отсчет:16-разрядный целый формат 32-разрядный целый формат 32-разрядная плавающая точка, знак известен 32-разрядная плавающая точка, знак неизвестен 0.2 \ast N 0,4 \ast N 0.4 \ast N 1.7+0.4 \ast N
Медианная фильтрация (в окне размером N), нс/вых.отсчет 25 \ast ([N/8]+1)
Декодер Витерби (скорость 1/2, мягкие решения, 16-разрядный целый формат метрик), нс/метрика: 1.7
Формат фиксированной точки (int8)
Пиковая производительность, млн.оп./с 28800
МАС комплексный, млн.оп./с 2400
Формат плавающей точки (float24.e8)
Пиковая производительность, Мфлопс 3600
FFT — 1024 (комплексное, плавающая точка, 32 бита, IEEE754), мкс 15.4
Формат плавающей точки (float32.e16)
Пиковая производительность, Мфлопс 60

На базе микросхемы NVCom-01 разрабатывается линейка навигационных приемников и абонентский терминал стандарта "TETRA" c подключением IP-камеры.

Краткие итоги

Основная доля работ нацелена на обработку сигналов в реальном времени. Преобладают асимметричные процессоры, имеющие ядро общего назначения и одно или несколько ядер сигнального процессора.

Программная поддержка включает в себя среду разработки, основную ориентацию на системы Linux и операционные системы реального времени, в частности QNX.

Целевые приложения:

  • радиолокационные и гидроакустические системы;
  • фазированные антенные решетки;
  • связь и телекоммуникация: базовые станции, DVB-приемники и т. д.;
  • сигнальная обработка: БПФ, фильтрация, корреляция, быстрая свертка;
  • графические ускорители;
  • высокоточная обработка данных для малогабаритных мобильных и встраиваемых систем;
  • системы промышленного контроля.

Контрольные вопросы

  1. Из каких основных блоков состоит микропроцессор 1891ВМ3?
  2. Опишите общую структуру микросхем сигнальных процессоров серии "Мультикор".
  3. По кокой архитектуре построен телекоммуникационный микропроцессор NVCom-01?

Упражнения

  1. Дайте характеристику средствам программирования микропроцессоров отечественных серий.
  2. Проведите сравнение направлений развития иностранных и отечественных микропроцессоров.
< Лекция 13 || Лекция 14: 12345 || Лекция 15 >
Сергей Горбунов
Сергей Горбунов

 

прошел курс и сдал экзамен   Многоядерные процессоры   

система сертификат не выдала. почему?

Александр Качанов
Александр Качанов
Япония, Токио
Михаил Адигеев
Михаил Адигеев
Россия