Neue DSP-Klasse für die Telekommunikation

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Analog Devices stellt den ersten digitalen Signalprozessor vor, der auf der neuesten DSP-Architektur des Unternehmens – genannt TigerSHARC – basiert.

Der Zielmarkt des ADSP-TS001 TigerSHARC ist der Telekommunikations-Infrastrukturbereich. Der DSP bietet einen neuen Level an Integration sowie die einzigartige Fähigkeit, 8-, 16- und 32-Bit und Fließkomma-Daten auf einem einzigen Chip zu verarbeiten. Jeder dieser Datentypen ist entscheidend für die nächste Generation von Telekommunikationsprotokollen einschließlich IMT-2000 (auch bekannt als 3G Wireless) und xDSL (Digital Subscriber Line). Im Gegensatz zu allen anderen DSPs kann der ADSP-TS001 die Verarbeitungsgeschwindigkeit je nach Art der Daten beschleunigen. Darüber hinaus erreicht der Chip die leistungsstärkste Fließkomma-Verarbeitung.
In der Telekommunikationsinfrastruktur sind Sprach- und Kanal-Kodierungs-Protokolle auf 16-Bit-Daten ausgerichtet. Um die Signalqualität zu verbessern, werden in Telekommunikationsanwendungen indes oft Leitungsentzerrer- und Echounterdrückungs-Techniken eingesetzt, die die Gesamtsignalqualität und Systemleistung verstärken. Diese Algorithmen profitieren von der zusätzlichen Genauigkeit der 32-Bit- und Fließkomma-Datenverarbeitung. Die gewöhnliche 8-Bit-Verarbeitung eignet sich dagegen gut für den üblicherweise eingesetzten Viterbi Kanal-Decodier-Algorithmus sowie für die Bildverarbeitung, denn hier ist es einfacher und kosteneffektiver, die roten, grünen und blauen Komponenten des Signals mit 8-Bit-Daten darzustellen.

Durchbruch in der DSP-Integration
Der ADSP-TS001 TigerSHARC ist der höchst integrierte DSP am Markt. Auf einem Chip hat Analog Devices (ADI) 6 MBit SRAM (Synchronous Random Access Memory), Fest- und Fließkomma-Kern, vier bi-direktionale Link-Ports, einen externen 64-Bit-Port, 14 DMA (Direct Memory Access)-Kanäle und 128 Register integriert. Mit 50 Prozent mehr on-Chip Speicher als bisher, unterstreicht ADI seine Position in der DSP-Technologie und Speicherintegration. Für große und komplexe Systeme mit DSP-Clustern, hat ADI die patentierte Link-Port-Technologie integriert, die eine direkte Chip-zu-Chip-Verbindung ohne komplexe externe Beschaltung ermöglicht.
Speicher- und I/O-Integration sind sorgsam abgestimmt und erlauben so den jeweils maximalen Datenfluss zu und von den Core-Recheneinheiten. Die hohe Bandbreite des internen Speicherzugriffs entspricht 38.400 T1-Leitungen oder mehr als 900.000 Telefonverbindungen in einer Sekunde. Dieser extrem hohe Durchsatz sichert den steten Datenfluss von und zum DSP-Kern – und sorgt auf diese Weise für die hohe Dauerleistung des Prozessors.

Vorteile der TigerSHARC-Architektur
Der TigerSHARC ist eine Static-Superscalar-Architektur, die mehr Multiply Accumulates (MAC) in einem Zyklus ausführt als jede andere DSP-Architektur. Eine MAC-Operation ist ein fundamentaler Befehl in der Signalverarbeitung und wird weitverbreitet als Messwert der Leistung in Echtzeit-Systemen benützt.
Der ADSP-TS001 verarbeitet 1,2 Milliarden MACs pro Sekunde in 16-Bit Festkomma-Zahlen; die Festkomma Fast Fourier Transform (FFT)-Leistung liegt bei rekordverdächtigen 7,3 Mikrosekunden. Der DSP erreicht außerdem die höchste DSP Fließkomma-Leistung des Marktes und führt eine FFT in 69 Mikrosekunden aus. Die FFT ist ein fundamentaler Algorithmus, der überall in Echtzeit-Signalverarbeitungsanwendungen vorkommt. Diese bisher unerreichte 32-Bit-Geschwindigkeit ergibt sich aus der Fähigkeit des Chips, 900 Millionen Fließkomma-Operationen pro Sekunde (MFLOPS) zu verarbeiten, 50 Prozent mehr als die bisher leistungsstärksten SHARC-DSPs.

Assembler programmierbar und Compiler freundlich
Die TigerSHARC-Plattform stellt DSP-Designern eine flexible Entwicklungsumgebung zur Verfügung, die sowohl C- als auch Assembler-Programmierung unterstützt. Zum TigerSHARC angeboten werden robuste und wirksame C-Compilertools mit einem Compiler-Wirkungsgrad von bis zu 70 Prozent. Für zeitkritische innere Schleifen können DSP-Programmierer zur Assembler-Sprache wechseln. Die TigerSHARC-Plattform ist problemlos in Assembler programmierbar und bietet eine leicht zu erlernende algebraische Assembler-Syntax, vorhersagbare Zwei-Zyklen-Verzögerung für alle Berechnungen, 128 vollständig interlocked general Purpose-Register und Verzweigungsvorhersage.

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