在4G無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域，數據吞吐量已經(jīng)達到了3G時(shí)代的100到1000倍；在多媒體處理器領(lǐng)域，每天都有新的標準涌現出來(lái)；在更多其它DSP應用領(lǐng)域，密集的數據處理器需求不斷給處理器設計團隊帶來(lái)新的挑戰。隨著(zhù)更多新應用的更高要求，未來(lái)的DSP發(fā)展將呈現哪些趨勢？帶著(zhù)這個(gè)問(wèn)題，本期《電子系統設計》，我們特意采訪(fǎng)了ADI、Atmel、Freescale以及TI公司在DSP領(lǐng)域的資深專(zhuān)家，并總結出以下五大發(fā)展趨勢：

第一，DSP內核指令并行處理能力增強，SIMD(單指令多重數據)和VLIW(極長(cháng)指令字)將會(huì )在新一代高性能處理器中占據主導地位。

現在，幾乎所有的DSP廠(chǎng)商都使用了VLIW構架，這一指令構架大大加強了DSP處理器的指令并行能力，而SIMD指令集能夠大幅度提高數據并行處理能力，在通用處理器上也得到了大量使用。例如，CEVA最新的XC323內核就包括8路VLIW、512位SIMD操作、每周期32次MAC乘加運算，以及固有的復雜算術(shù)運算支持。這是CEVA針對4G應用推出的全新構架，直接針對高吞吐量高性能的應用需求。

第二，在某些苛求高性能的應用中，多核DSP方案會(huì )越來(lái)越多。

這點(diǎn)得益于半導體制造工藝的發(fā)展，單顆芯片上可以集成越來(lái)越多的晶體管，也符合處理器整體多核化的趨勢，因為考慮到功耗的原因，單一內核通過(guò)提高主頻的方式已經(jīng)難以為繼。依靠多核并行處理提高性能，已經(jīng)成為整個(gè)行業(yè)的選擇。例如德州儀器的C66x高性能多核DSP系列，最高可集成八個(gè)C66x內核，每個(gè)內核都可達到1GHz或1.25GHz的頻率，總共可達到320 GMAC和160 GLOP定點(diǎn)和浮點(diǎn)性能，非常適合醫療和高端成像、測試和自動(dòng)化、高性能計算和核心網(wǎng)絡(luò )等高端應用。

圖1：德州儀器半導體事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理丁剛。

第三，同時(shí)支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)計算。

該趨勢與通用處理器的發(fā)展方向保持一致，最早處理器也是整數運算單元和浮點(diǎn)運算單元分離的，現在的處理器都集成了整數和浮點(diǎn)計算單元。從目前面世的產(chǎn)品來(lái)看，德州儀器的TMS320C66x系列多核DSP已經(jīng)融合了定點(diǎn)和浮點(diǎn)功能。德州儀器半導體事業(yè)部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理丁剛表示：“在保證高性能的同時(shí)，統一定點(diǎn)和浮點(diǎn)支持更便于編程。TI已經(jīng)完成了這點(diǎn)，我們認為業(yè)界也會(huì )跟進(jìn)。”ADI的技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎對此表示認同：“今后幾年，我們可以見(jiàn)到DSP向著(zhù)32位的方向發(fā)展，同時(shí)支持整數和浮點(diǎn)算術(shù)指令集。”

圖2：ADI的技術(shù)市場(chǎng)經(jīng)理張鐵虎。

第四，單片DSP。單片DSP又被稱(chēng)為DSC(digital signal controller，數字信號控制器)，這也是SoC的概念，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)集成更多功能和接口來(lái)降低整體板級成本、功耗和大小，包括各種模擬數字片上外設、硬件加速、通用處理內核。

德州儀器的達芬奇平臺就是一個(gè)SoC的典型例子，此外還有飛思卡爾的MC56F82xx系列。MC56F82xx是基于56800E內核DSC系列的成員，它結合了微控制器(MCU)的功能和數字信號處理器(DSP)的處理能力，提供廣泛的外設，包括帶有NanoEdge布局技術(shù)的高速脈寬調制器以及兩個(gè)超高速模數轉換器(ADC)。飛思卡爾微控制器事業(yè)部高級系統工程師Charlie Wu表示：“這種DSC會(huì )大量應用在新能源領(lǐng)域，如數字電源、太陽(yáng)能發(fā)、混合動(dòng)力汽車(chē)的電池充電管理等。”

圖3：飛思卡爾微控制器事業(yè)部高級系統工程師Charlie Wu。

第五，DSP + MCU，也就是微控制器的融合。

微控制器的成本低，是主要執行智能定向控制任務(wù)的通用處理器，能很好執行智能控制任務(wù)，但是它的缺點(diǎn)就是數字信號處理功能比較差，而DSP正好能彌補這一功能缺陷。許多應用都需要兼具智能控制和數字信號處理兩種功能，因而，把DSP和微處理器進(jìn)行結合，用單一芯片實(shí)現這兩種功能，將會(huì )大大加速個(gè)人通信產(chǎn)品、智能電話(huà)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，從而簡(jiǎn)化設計、減小PCB體積、減小功耗并降低整個(gè)系統成本。”32位MCU集成DSP的指令是發(fā)展方向，這個(gè)發(fā)展是出于成本的要求，許多的模擬控制電路會(huì )被數字控制(軟件)取代。”飛思卡爾的Charlie Wu解釋道，“一般是32位MCU增加DSP所具有的乘累加指令，但是只是整數指令。這樣一來(lái)，MCU也具有一些DSP的功能，可以進(jìn)行一些對實(shí)時(shí)性要求不高的濾波器計算。MCU主要構架是單總線(xiàn)結構，同時(shí)有些哈佛總線(xiàn)結構，即一組程序總線(xiàn)加一組數據總線(xiàn)。今后MCU會(huì )向哈佛總線(xiàn)結構發(fā)展。但是這種總線(xiàn)結構的限制使它在做數字信號處理的實(shí)時(shí)性方面不可能向DSP一樣強。”

最早兼具DSP與MCU功能的平臺應用于發(fā)動(dòng)機控制領(lǐng)域，之后擴展到語(yǔ)音處理、傳感器處理等應用，并取代了原有的帶數字濾波器的合成模擬濾波器�，F今，這一平臺越來(lái)越廣泛的應用到計算機、電話(huà)設備及以太網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域，同時(shí)在醫療、電器、空調、不間斷電源、切換式電源、半導體照明等很多方面也不乏它們的身影。

愛(ài)特梅爾公司亞太區戰略營(yíng)銷(xiāo)總監曹介龍認為：“隨著(zhù)新一代具DSP功能MCU的面世，入門(mén)級DSP和普通MCU的差別變得越來(lái)越小，越來(lái)越模糊。”愛(ài)特梅爾具有整數定點(diǎn)DSP算法、單周期乘法和累加指令的32位AVR MCU正是一個(gè)很好的例子。

圖4：愛(ài)特梅爾公司亞太區戰略營(yíng)銷(xiāo)總監曹介龍。

在可預見(jiàn)的一段時(shí)間內，無(wú)線(xiàn)應用仍將是可編程DSP市場(chǎng)的驅動(dòng)引擎，而嵌入式DSP市場(chǎng)則更有潛力。不管是何種形式，DSP技術(shù)仍是新興IP電話(huà)市場(chǎng)的樞紐。沒(méi)有DSP技術(shù)就沒(méi)有對互聯(lián)網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)和多媒體，也不可能有無(wú)線(xiàn)通訊。因此，DSP仍將是整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)驅動(dòng)力。