[發明專利]用于實時信號處理的方法和裝置

無效

• 申請號: 200880110367.1
• 申請日: 2008-07-07
• 公開（公告）號: CN101861585A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: X·王
• 申請（專利權）人: 阿克西斯半導體有限公司
• 主分類號: G06F15/78
• 分類號: G06F15/78
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 劉瑜;王英

技術領域

本發明總體上涉及實時信號處理的領域，并且更具體地說，關注于以下問題：由于期望在諸如手持裝置或機頂盒這樣的單個設備或單個封裝中呈現越來越多的各種不同數據通信特征的聚合，而增加了對信號處理的需要。

背景技術

當今，手持裝置、機頂盒和其它單個設備封裝中用于數字信號處理(DSP)軟件算法計算的處理器要面對以下問題：適應各種不同實時信號處理需要的聚合以及要求在單個設備中操控多種受控處理能力。越來越多混合了不斷演進的技術標準的特征在單個設備中的這種聚合已經導致信號處理的需求成指數增加，從而帶來了新的技術挑戰。在各種應用中，對于移動設備和家庭網絡標準應用與服務來說尤其如此。

對于新興市場中當前的片上系統(SoC)設計而言，現有的技術選擇包括：上述DSP、通用處理器(GPP)和專用集成電路(ASIC)塊。但是，不利之處在于，這些技術中的每一種技術都不能完全解決所述問題。在這些不能完全解決所述問題的技術中，DSP是可編程的。然而，雖然DSP對于不同應用是可編程的，并且為以DSP作為中心的算法(例如，語音和數據通信)提供了良好的實時性能，但是DSP具有有限的內容處理能力。對于GPP，其對于不同應用也是可編程的，但是實時性能差并且要求非常廣泛的受控處理能力。至于ASIC塊方法，雖然就處理性能而言可以針對具體應用算法進行優化，但是該技術具有非常有限的可編程性并且對新的應用、技術和標準來說通常是不可重用的。此外，為了嘗試組合這三種技術方法，提供了折衷的幾乎不可能性(trade-off?near-impossibility)(例如，Qualcomm3GMM基帶——試圖在單個SoC中組合2DSP+2GPP+13ASIC加速器塊來滿足要求)。此外，這種方法需要用于許多可能的特征的專用硬件，其中，所述硬件在這種使用模式下未同時被運用，但是卻始終占據管芯區域并消耗功率。

作為“解決方案”的當前技術的問題在于以下事實：隨著部件和系統的可擴展性成為不斷緊迫的問題，系統變得越來越復雜、不靈活并且昂貴，需要更多導致高度復雜的系統的專用核心。此外，新的特征、應用和標準變得更難于合并。更復雜的系統還意味著更長的開發周期和更高的成本/性能比。

實際上，如之后充分解釋的，本發明通過提供一種新穎的可編程核心而提出了解決方案，所述可編程核心滿足當前設備應用的所有處理需要，而這是盡管本領域一直在努力提出改進，但當前處理器架構仍不能實現的。

無論如何，從CISC(復雜指令集計算機)到RISC(精簡指令集計算機)，流水線處理器的出現的確顯著地提高了執行速度。以5個指令為例，CISC需要31個周期來串行地執行這些指令；而流水線RISC提供了350％的改進。當前的深流水線多發射(multi-issue)DSP架構允許針對流水線的實現而增加硬件和增加功能單元，從而以更快的總線和提高的時鐘速率提高數據流的并行度。但是，這會導致增加復雜度、更大的管芯尺寸以及更高的功耗。更為重要的是，隨著新興應用需要更多不同的信號處理算法，很多算法超出傳統DSP技術(例如語音、音頻、視頻圖像處理、數據通信等)所能適應的范圍。雖然流水線架構提高了CPU的性能，但是當計算的順序不同于在流水線中對齊的功能塊時，流水線解決方案喪失了其優勢。在該情況下，計算花費更長時間。流水線解決方案在操作中也不總是非常有效率的。例如，加載和存儲指令從不使用用于算術計算的級。此外，特定的流水線不能滿足所有算法的需要——在移動和消費設備中期望的各種實時信號處理正成爆發性增長，而當前的DSP和GPP技術不能充分地滿足這些新興的信號處理需要。

相信本發明通過可編程核心和可重配置流水線提供了突破性解決方案，所述可編程核心和可重配置流水線通過以下技術的新穎組合很好地滿足了當今不同應用的處理需要：為優化基于固定流水線架構的控制程序而開發的基于微處理器的技術，和用于不同領域的電信設備(包括互聯網路由器/交換機和嵌入式處理器)的切換(switch)構造技術。實際上，本發明是將CISC架構和RISC架構兩者的長處進行組合，但是卻超過當前高性能DSP核心的性能，其為適于各種處理需要(包括通信算法、多媒體處理(音頻、視頻、成像)、網絡協議、控制功能等)的通用處理器和架構提供了可編程性和靈活性——簡而言之，提供了用于“聚合的”(converged)世界的應用“不可知的”(agnostic)架構。

發明內容