2022年三重播放時(shí)代需要的基礎(chǔ)設(shè)施DSP

1、三重播放時(shí)代需要的基礎(chǔ)設(shè)施 DSP語(yǔ)音數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)絡(luò)的興起要求高性能與高速 IO 完善結(jié)合；本文將探討如何 挑選可滿足上述要求的 DSP 供應(yīng)低成本解決方案多媒體內(nèi)容隨著總流量的增 長(zhǎng)而變得日益豐富,這為設(shè)備制造商帶來(lái)了前所未有的工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與機(jī)遇；他們必需制造出新一代能夠處理連續(xù)急速上升的匯聚流量的設(shè)備,該匯聚流量 不同于過(guò)去主導(dǎo)基礎(chǔ)局端設(shè)計(jì)范例的語(yǔ)音與數(shù)據(jù)流量；這種變革是上世紀(jì) 70 年 代運(yùn)算機(jī)革命以來(lái)的多重趨勢(shì)引發(fā)的；.從純語(yǔ)音流量到語(yǔ)音與數(shù)據(jù) 語(yǔ)音數(shù)據(jù)媒體網(wǎng)絡(luò)的興起要求高性能與高速 IO 完善結(jié)合；本文將探討如何 挑選可滿意上述要求的 DSP 供應(yīng)低成本解決方案多媒體內(nèi)容隨著總流量的增

2、長(zhǎng)而變得日益豐富,這為設(shè)備制造商帶來(lái)了前所未 有的工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與機(jī)遇；他們必需制造出新一代能夠處理連續(xù)急速上升的匯 流量不同于過(guò)去主導(dǎo)基礎(chǔ)局端設(shè)計(jì)范例的語(yǔ)音與數(shù)據(jù)流 量；這種變革是上世紀(jì) 70 歲月運(yùn)算機(jī)革命以來(lái)的多重趨勢(shì)引發(fā)的；聚流量的設(shè)備,該匯聚. 從純語(yǔ)音流量到語(yǔ)音與數(shù)據(jù)流量的轉(zhuǎn)變；這一趨勢(shì)在數(shù)十年前就已開頭了,現(xiàn)在仍在繼續(xù)；. 多媒體流量,特殊是流媒體,加入現(xiàn)有的語(yǔ)音與數(shù)據(jù)流量；電信運(yùn)營(yíng)商轉(zhuǎn)向供應(yīng)語(yǔ)音、視頻與數(shù)據(jù)服務(wù)的“ 三重播放業(yè)務(wù)” 可充分證明這一進(jìn)展趨勢(shì)；.從固定地址服務(wù)到家庭服務(wù)再到移動(dòng)服務(wù)的演進(jìn)；有線基礎(chǔ)局端中從語(yǔ)音到數(shù)據(jù)再到媒體的演進(jìn)現(xiàn)在正在無(wú)線領(lǐng)域悄然進(jìn)行；. 上述三個(gè)趨

3、勢(shì)推動(dòng)了另一趨勢(shì)的進(jìn)展：從電路交換傳輸?shù)交跀?shù)據(jù)包的傳輸 的演進(jìn),特殊是對(duì)因特網(wǎng)協(xié)議（IP）流量；在語(yǔ)音通信時(shí)代,電信信號(hào)處理無(wú)非是回聲排除、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器的線路調(diào)劑 以及在交換電路上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)的信號(hào)處理；目前,對(duì)音頻、視頻和數(shù)據(jù)流進(jìn)行數(shù)字編碼解碼以及壓縮解壓縮的算法就有數(shù)十種之多；簡(jiǎn)言之,電信基礎(chǔ)局端不僅僅是要處理更多的數(shù)據(jù),而且要實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)以實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)；顯而易見(jiàn),要實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理量的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)需要大幅提高性能；一種方法是僅 加快數(shù)字信號(hào)處理器（ DSP 的時(shí)鐘速度；但這種解決方案不是長(zhǎng)期之計(jì),主要 緣由如下：第一,芯片時(shí)鐘速度有限；其次,流量負(fù)載呈指數(shù)級(jí)而非線性增

4、長(zhǎng),即使在最高時(shí)鐘速度下,也將很快無(wú)法滿意性能要求；另一個(gè)根本問(wèn)題是 基礎(chǔ)局端設(shè)備采納機(jī)架安裝,對(duì)尺寸和散熱都有嚴(yán)格的要求；在機(jī)架尺寸不變（縮小尺寸除外）的情形下,高時(shí)鐘速度帶來(lái)的高散熱最終也會(huì)使僅提高時(shí)鐘 速度這一方法不行行；將來(lái),電路板性能的提升會(huì)受到其功耗預(yù)算、樓宇的使 用年限與位置以及安裝基礎(chǔ)局端設(shè)備的機(jī)架等的限制；提高性能電信設(shè)計(jì)工程師面臨著一個(gè)龐大的挑戰(zhàn)；他們必需在更小的板級(jí)空間內(nèi)供應(yīng)更杰出的性能、增加通道密度、處理日益多樣化的媒體陣列,同時(shí)保持通信的靈活性與低成本特性；為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn), DSP- 直在改進(jìn)；從芯片設(shè)計(jì)人員的角度,這意味著要將上 述趨勢(shì)轉(zhuǎn)化 為特定的 IC 特性與架

5、構(gòu)；同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗目標(biāo)的正確策略是在低電壓芯片上采納優(yōu)化的處理引 擎及高效 I/O 處理盡可能多的數(shù)據(jù)；處理不斷增多的原始數(shù)據(jù)量要求極高的性能與高效的片上數(shù)據(jù)傳輸才能；從架構(gòu)上講,這可通過(guò)交換中心資源（SCR）連接處理元件（ DSfCPU DSP 外設(shè)、協(xié)處理器加速器以及內(nèi)部?jī)?chǔ)備器）得以實(shí)現(xiàn),即具有主從單元的縱橫制架構(gòu)；例TMS320C6455SP采納的就是這種架構(gòu),如圖1 所示；圖 1 TMS320C645 ）器件結(jié)構(gòu)圖如,德州儀器的SCF 左邊的任一主單元均可直接與SCR 右邊的從單元相連；主單元包括DSP 的 CPU 串行高速 IO （SRIO ）、四個(gè)傳輸掌握器 （TC）以及將

6、三個(gè)主外設(shè)（PCI、HPI 與 EMAC 連接至 SCR 的縱橫制端口；從單元包括DSP 儲(chǔ)備器、 DDR 存儲(chǔ)器接口、 Turbo 協(xié)處理器（TCP 、Viterbi 協(xié)處理器（VCP ）以及將多 個(gè)外設(shè)連接至 SCR 的縱橫制端口；這種架構(gòu)既快速又高效,由于SCR 使主從單元之間實(shí)現(xiàn)了真正的同時(shí)數(shù)據(jù)傳輸；例如,PCI 至 DDR EMIF 的連接獨(dú)立于PCI 166 至 DSP CPU 的連接；數(shù)據(jù)完全是并行傳輸；當(dāng)多個(gè)主單元拜訪同一個(gè)從單元時(shí),SCR 執(zhí)行判優(yōu)；同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)對(duì)主單元的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行編程來(lái)施加某些掌握；架構(gòu)要求在執(zhí)行算法時(shí), CPU 與儲(chǔ)備器之間的指令和數(shù)據(jù)傳輸至

7、關(guān)重要；在如圖 2 所示 的TMS320C6455 DS 的儲(chǔ)備器系統(tǒng)中,可通過(guò)使用 256 位寬的數(shù)據(jù)總線并在 CPU 與儲(chǔ)備器之間的內(nèi)部直接儲(chǔ)備器存?。―MA 架構(gòu)上創(chuàng)建兩層高速緩存來(lái)優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸；圖 2 TMS320C64x內(nèi)部?jī)?chǔ)備器另一個(gè)架構(gòu)要求是高效片上處理引擎；一種高效的方法是集成片上協(xié)處理器,以加速要求高性能的特定功能；例如,MS320C6455 DS 就集成了 Viterbi 協(xié)處 理器（ VCP 與 Turbo協(xié)處理器 （TCP）,如圖 1 所示；片上處理工作完成后,開發(fā)人員仍需將大量數(shù)據(jù)從芯片傳輸至電路板上,最終 傳輸?shù)诫娦艂鬏斀橘|(zhì)上；明顯應(yīng)挑選高速10, 但考慮到上述的異

8、構(gòu)架構(gòu),確定哪種處理方法正確就會(huì)變得復(fù)雜；正確解決方案是為片內(nèi)板級(jí)接口供應(yīng)多種高性能 IO 接口； SRIO 是異構(gòu)多處理器器件間通信的正確挑選,由于其高吞吐消息傳遞方案可實(shí)現(xiàn)95% 勺帶寬利用率（ 4x 串行雙向鏈路可達(dá) 10Gb/s ）；當(dāng)然,外部?jī)?chǔ)備器傳輸最好采納32 位 DDR：儲(chǔ)備器掌握器；同樣,連接片外器件最好采納 66MHZ 的 PCI 總線；處理板上或板外 制器（EMAC ）; 電信專用的通用測(cè)試與操作連接的 需求；IP 流量的最好挑選 1Gb/s 以太 網(wǎng)媒體接入控PHY 接口就可充分滿意 ATMUTOPIA 2 ）雖然 DSP 處理才能隨著具有更強(qiáng)并行才能以及其他高級(jí)特性的

9、新架構(gòu)的推出而 顯著提高,但電路板設(shè)計(jì)人員仍可通過(guò)將多個(gè) DSP 高效集成到單個(gè)電路板來(lái)獲 取更明顯的改善；使用 SRIO 快速連接大大簡(jiǎn)化了這項(xiàng)工作,由于從DSP 軟件 的角度, DSP 之間的數(shù)據(jù)流處理與單個(gè)DSP 內(nèi)的數(shù)據(jù)流處理并沒(méi)有很大的差異；板級(jí)性能 在傳統(tǒng)系統(tǒng)中,語(yǔ)音與數(shù)據(jù)流量是分開的,這導(dǎo)致了效率低下；隨著時(shí)間或其 他一些影響流量配置的參數(shù)的變化,可能會(huì)顯現(xiàn)處理才能與帶寬的閑置；利用 能夠設(shè)計(jì)出在單個(gè)器件上更高效處理全部流量的系統(tǒng)；新一代架構(gòu),設(shè)計(jì)人員這種融合解決方案的范例之一是Surf 公司的 SurfRider 產(chǎn)品系列 ；該產(chǎn)品系列針對(duì)可優(yōu)化的低成本電路板供應(yīng)軟硬件,以滿意

10、特定系統(tǒng)流量要求；SurfRider/ AM （可在單個(gè)電路板上集成多達(dá) 8 個(gè) DSP 并可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 10Gb/s 吞 吐才能；在單個(gè)高級(jí)電信運(yùn)算架構(gòu)（ATCA ）或 MicroTCA 機(jī)架上可安裝 8 個(gè)電路 板；進(jìn)展無(wú)止境通過(guò)在 DSP 內(nèi)部增加并行處理功能,并使用DSP 片外儲(chǔ)備器及其他組件之間的超高速互連,芯片設(shè)計(jì)人員可設(shè)計(jì)出新一代基礎(chǔ)局端電路板和網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)；這 些系統(tǒng)使電信營(yíng)運(yùn)商不僅能夠同時(shí)供應(yīng)三重播放業(yè)務(wù)服務(wù),而且仍可敏捷適應(yīng) 流量類型和負(fù)載的變化；進(jìn)展永無(wú)止境；過(guò)去數(shù)年的進(jìn)展令人難忘,不過(guò)不會(huì)止步于此；一些新的設(shè)計(jì) 戰(zhàn)略已相當(dāng)明白,如集成更多片上協(xié)處理器和增加并行設(shè)計(jì)；但芯片和電

11、路板 多個(gè) DSP 的電路板的成本仍舊不菲；設(shè)計(jì)人員也熟悉到嵌入在單個(gè)芯片上集成多個(gè) DSP 內(nèi)核的做法正在悄然興起； 除了成本低于多個(gè)獨(dú)立 封裝的 DSP外,多核 DSP 仍具有其他優(yōu)勢(shì)；共享 內(nèi)存的多個(gè)內(nèi)核可以在較低時(shí) 鐘頻率和電壓下運(yùn)行,以降低每通道的功耗；這對(duì)多通道分組語(yǔ)音流量特殊適 帶寬低于視頻要求；用,由于其要求的處理才能和內(nèi)存多核仍為蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施以及正在興起的 WiMAX 應(yīng)用帶來(lái)了特殊機(jī)遇；這是由于 無(wú)線傳輸需要先進(jìn)的 OFDM 調(diào)制解調(diào)器；這類調(diào)制解調(diào)器的工作負(fù)載不僅要求多 核 DSP 以更高速度運(yùn)行（ 1GHz 而 VoIP MP 為 500MHZ ,而且仍要求杰出的硬件加速才能并具備如Turbocore 和 V