在4G無線通信領域，數據吞吐量已經達到了3G時代的100到1000倍；在多媒體處理器領域，每天都有新的標準涌現出來；在更多其它DSP應用領域，密集的數據處理器需求不斷給處理器設計團隊帶來新的挑戰。隨著更多新應用的更高要求，未來的DSP發展將呈現哪些趨勢？帶著這個問題，本期《電子系統設計》，我們特意采訪了ADI、Atmel、Freescale以及TI公司在DSP領域的資深專家，并總結出以下五大發展趨勢：
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(極長指令字)將會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方案會越來越多。
這點得益于半導體制造工藝的發展，單顆芯片上可以集成越來越多的晶體管，也符合處理器整體多核化的趨勢，因為考慮到功耗的原因，單一內核通過提高主頻的方式已經難以為繼。依靠多核并行處理提高性能，已經成為整個行業的選擇。例如德州儀器的C66x高性能多核DSP系列，最高可集成八個C66x內核，每個內核都可達到1GHz或1.25GHz的頻率，總共可達到320 GMAC和160 GLOP定點和浮點性能，非常適合醫療和高端成像、測試和自動化、高性能計算和核心網絡等高端應用。
圖1：德州儀器半導體事業部業務拓展經理丁剛。
第三，同時支持定點和浮點計算。
該趨勢與通用處理器的發展方向保持一致，最早處理器也是整數運算單元和浮點運算單元分離的，現在的處理器都集成了整數和浮點計算單元。從目前面世的產品來看，德州儀器的TMS320C66x系列多核DSP已經融合了定點和浮點功能。德州儀器半導體事業部業務拓展經理丁剛表示：“在保證高性能的同時，統一定點和浮點支持更便于編程。TI已經完成了這點，我們認為業界也會跟進。”ADI的技術市場經理張鐵虎對此表示認同：“今后幾年，我們可以見到DSP向著32位的方向發展，同時支持整數和浮點算術指令集。”
圖2：ADI的技術市場經理張鐵虎。
第四，單片DSP。單片DSP又被稱為DSC(digital signal controller，數字信號控制器)，這也是SoC的概念，通過先進技術集成更多功能和接口來降低整體板級成本、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布局技術的高速脈寬調制器以及兩個超高速模數轉換器(ADC)。飛思卡爾微控制器事業部高級系統工程師Charlie Wu表示：“這種DSC會大量應用在新能源領域，如數字電源、太陽能發、混合動力汽車的電池充電管理等。”
圖3：飛思卡爾微控制器事業部高級系統工程師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的通用處理器，能很好執行智能控制任務，但是它的缺點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和微處理器進行結合，用單一芯片實現這兩種功能，將會大大加速個人通信產品、智能電話、無線網絡產品的開發，從而簡化設計、減小PCB體積、減小功耗并降低整個系統成本。”32位MCU集成DSP的指令是發展方向，這個發展是出于成本的要求，許多的模擬控制電路會被數字控制(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，MCU也具有一些DSP的功能，可以進行一些對實時性要求不高的濾波器計算。MCU主要構架是單總線結構，同時有些哈佛總線結構，即一組程序總線加一組數據總線。今后MCU會向哈佛總線結構發展。但是這種總線結構的限制使它在做數字信號處理的實時性方面不可能向DSP一樣強。”
最早兼具DSP與MCU功能的平臺應用于發動機控制領域，之后擴展到語音處理、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。現今，這一平臺越來越廣泛的應用到計算機、電話設備及以太網相關領域，同時在醫療、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。
愛特梅爾公司亞太區戰略營銷總監曹介龍認為：“隨著新一代具DSP功能MCU的面世，入門級DSP和普通MCU的差別變得越來越小，越來越模糊。”愛特梅爾具有整數定點DSP算法、單周期乘法和累加指令的32位AVR MCU正是一個很好的例子。
圖4：愛特梅爾公司亞太區戰略營銷總監曹介龍。
在可預見的一段時間內，無線應用仍將是可編程DSP市場的驅動引擎，而嵌入式DSP市場則更有潛力。不管是何種形式，DSP技術仍是新興IP電話市場的樞紐。沒有DSP技術就沒有對互聯網的訪問和多媒體，也不可能有無線通訊。因此，DSP仍將是整個半導體產業的技術驅動力。 |
