“魂芯一號”高性能通用數(shù)字信號處理器

“魂芯一號”高性能通用數(shù)字信號處理器

中國電子科技集團第三十八研究所“十一五”期間研制了我國第一款完全自主創(chuàng)新的高性能通用DSP“魂芯一號”（代號BWDSP100），并以用戶為中心提供統(tǒng)一的集成開發(fā)環(huán)境。器件運算性能18GFLOPs，達(dá)到美國ADI公司同類產(chǎn)品TS201的4倍，滿足了當(dāng)前國防裝備、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域?qū)Ω叨藬?shù)字信號處理方面的要求。

通過該產(chǎn)品研制，該所提出了自主的Efficiency core系列通用DSP內(nèi)核和BW32V1自主指令體系，突破了面向高性能嵌入式計算的高效體系結(jié)構(gòu)、覆蓋率驅(qū)動的正交分解自動化驗證、ECS自主統(tǒng)一集成開發(fā)環(huán)境、深亞微米VLSI物理設(shè)計方法、BWCC自主高級語言編譯器等多項重大技術(shù)成果；構(gòu)建了高性能DSP前端設(shè)計平臺、自動化軟硬件仿真驗證平臺、高性能DSP后端物理設(shè)計平臺、軟件開發(fā)平臺、測試與應(yīng)用驗證平臺、面向VLIW的多簇C編譯器設(shè)計框架等多個技術(shù)平臺，為研制系列高性能通用DSP器件提供了扎實的技術(shù)保障。

“魂芯一號”是我國第一款從體系結(jié)構(gòu)和指令體系開始，到設(shè)計實現(xiàn)、軟硬件配套開發(fā)環(huán)境完全自主研發(fā)的高性能通用DSP。BWDSP100的研制成功，不但全面突破了高性能通用DSP研制的一系列技術(shù)瓶頸，而且在很大程度上緩解了我國在高端通用數(shù)字信號處理方面全部依賴國外器件的問題，為我國重大裝備實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)條件。

該通用數(shù)字信號處理器件主要指標(biāo)參數(shù)：內(nèi)部存儲單元，28Mbit；外部動態(tài)存儲，DDR2；典型工作主頻，300MHz；數(shù)據(jù)格式，32位浮點及16/32位定點；峰值運算能力，180億次32位浮點運算/秒；數(shù)據(jù)通信能力，7.2GB/秒；調(diào)試方式，符合1149.1標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口；封裝形式，BGA729；調(diào)試環(huán)境，統(tǒng)一的通用DSP器件全套編譯開發(fā)環(huán)境ECS。

其自主指令系統(tǒng)配套軟件技術(shù)指標(biāo)：基于自主BWDSP100數(shù)字信號處理器指令系統(tǒng)，開發(fā)一套基于Linux操作系統(tǒng)和基于windows操作系統(tǒng)的BWDSP100統(tǒng)一軟件開發(fā)平臺，這個平臺包括編譯器、匯編器、反匯編、靜態(tài)/動態(tài)鏈接器、仿真器、DEBUG、C編譯器等軟件工具鏈?；谧灾鰾WDSP100指令系統(tǒng)和軟件平臺，結(jié)合特定應(yīng)用市場需求，聯(lián)合行業(yè)領(lǐng)域如雷達(dá)信號處理、電子對抗等軟件廠商和應(yīng)用單位，完善、定制、優(yōu)化各個應(yīng)用軟件組件，開發(fā)出各種特定應(yīng)用和通用形式的函數(shù)庫，為行業(yè)應(yīng)用提供高效開發(fā)環(huán)境。

BWDSP100器件在研制初期，就以市場已有的通用DSP為目標(biāo)開展器件設(shè)計，其目標(biāo)為運算能力全面超過TS201，以較高的性價比來實現(xiàn)最終目標(biāo)。將程序運算結(jié)果和目前市場上AD公司產(chǎn)品TS201相比，其器件性能如下：

BWDSP100處理器（300MHz）性能相當(dāng)于TS201（600MHz）性能的4 6倍。另外，F(xiàn)FT的運算周期還不包括FFT處理之后的求模運算，如果FFT之后再進(jìn)行模值求取和相位求取運算，則TS201器件需要用與FFT運算基本相當(dāng)?shù)闹芷诓拍芡瓿善浠具\算，而BWDSP100器件所用時間基本上沒有增加，換言之，如果考慮到求模、求相，則BWDSP100的性能相比TS201的優(yōu)勢更加明顯。

“魂芯一號”從指令集、體系結(jié)構(gòu)到設(shè)計實現(xiàn)均完全自主；配套集成開發(fā)環(huán)境ECS和硬件仿真器也完全自主研發(fā)，可以根據(jù)實際需求定制、添加特定功能，以更好地支撐整機發(fā)展。該處理器已經(jīng)申請了12項發(fā)明專利、5項實用新型專利、10個軟件著作權(quán)和一個集成電路布圖保護。

BWDSP100是一款高性能通用DSP，可廣泛應(yīng)用于各類高性能信號處理領(lǐng)域。典型的整機裝備應(yīng)用包括：雷達(dá)、聲納、電子對抗等。