多核DSP及keystone架构

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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
三个存储等级说明
本地L1：内存32KB，可配置成全速缓冲贮存、全 内存映像SRAM或者是4、8或16KB快速缓冲贮存区 选项的组合。L1P始终为直接映像，L1D始终为双 向集合关联。
Corepac允许将系统主控器ID映像到保护逻辑中 使用的ID，实现强大的保护功能。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
共享内存的存储保护
C66X DSP透过XMC中的本地MPAX访问MSMC信道。 数据I/O透过MSMC中的MPAX访问MSMC信道。并分 别对内部和外部共享内存控制。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
第二级效率
LL2内存以等同于CPU的时钟速率运行，可减少因 L1快速缓冲贮存失效造成的停滞，在此情况下， 必须从LL2快速缓冲贮存或SRAM获取内存。
无论是由使用者隐藏的还是有软件命令驱动的快 速缓冲贮存一致性都会变得高效，而且执行周期 数也更少。
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基于Keystone架构的DSP
4.1、keystone架构组成部分
4）.TeraNet交换结构：芯片内部总线矩阵。
5）.多内核导航器（Multicore Navigator)：将 上述组件连接在一起，是一个创新的基于包的管 理器，它控制8192个队列，当任务被分配到队列， 多核导航器提供硬件加速分配（把任务分配给相 应的可采用的硬件），不需要耗费TeraNet资源， 包的搬移不会被内存存取阻塞。
本地L2：内存高达1MB，可配置成全快速缓冲贮 存、全内存映像SRAM，或32、64、128或512KB四 路集合关联快速缓冲贮存的组合。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
三个存储等级说明
共享内存子系统：MSMC允许corepac动态地分享 程序和数据的内外部内存。MSMC内部存储器被配 置成共享二级（SL2）RAM或者共享三级（SL3） RAM，SL2仅能在本地L1D和L1P快速缓冲贮存区中 缓存，SL3还可在本地L2快速缓冲贮存区中缓存， 外部存储器内存视为SL3，可在L1和L2中缓存。
1896
1920
1987
2006
多核DSP的概念 TI多核DSP及keystone架构概述
内容大纲
1. 多核DSP概述 2. 多核DSP生产厂商 3. TI 多核DSP概述 4. 基于Keystone架构的DSP 5. 多核DSP的发展趋势与挑战
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多核DSP概述
1.2、多核DSP的概述
所谓的多核DSP，顾名思义，就是在单一硅片上 集成更多的处理器核。 当前，国外成熟的高性能DSP的研究与产品主要 集中在片上多核结构方面，通过片上集成多个高 性能DSP核来提升处理能力。 ห้องสมุดไป่ตู้核DSP由于内核功能完整和强大，产品规模较 大、功耗较高，其资源利用率和能源效率等有待 进一步提高。
MPAX给每个交易事务承载特权ID，相关联的MPAX 单元在内部共享内存和外部内存支持16个内存段 定义，大小介于4KB-4GB，地址扩展功能可将外 部空间从32位扩展到36位。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
共享内存效率
预取功能不仅能在造访内存之前拉近内存与DSP 核心之间的距离来降低存取延时，还能减缓其他 corepac和数据I/O透过MSMC争夺同于内存资源的 竞争局面。
从外部内存执行程序时，XMC提供最佳通道，大 幅提高L1/L2快速缓冲贮存效率，并在多个核心 与数据I/O对外部内存同时并行判优时，显著降 低延迟。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
外部内存效率：外部内存控制器的改善
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基于Keystone架构的DSP
4.1、keystone架构组成部分
1）.全新的C66x定点/浮点内核：速度高达 1.25GHz的高性能DSP内核，单个器件上可实现最 高320GMAC和160GFLOP定点及浮点整合性能，整 合多个DSP，节省板级空间，降低成本和电源需 求。 2）.可配置协处理器：用于减轻系统微处理器的 特定处理任务。 3）.层级存储器：重点讲述。
2.3、飞思卡尔
DSP56724和dsp56725：采用双核架构，允许分割 处理任务。 校长办公室
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多核DSP生产厂商
2.4、Motorola公司
Motorola公司的MCS8126的多核DSP：集成了4个 StarCoreTM核。 Motorola公司的DSP56654的双核DSP：针对窄带 无线系统开发出结构紧凑的双核DSP产品。
256位汇流
XMC
芯片
MSMC
256位接口
外部内存接 口控制器
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外部存储器 4个1024位内部 存储器
外部存储器
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
共享内存效率
对于外部内存而言，keystone透过与共享内部存 储器相同的通道存取，信道宽度是之前结构的2 倍，速度是一半，能大大降低到外部DDR3内存控 制器（透过MSMC和XMC）的延迟。
快速缓冲贮存一致性控制
保证SL2和SL3与L1和L2快速缓存同步，用软件控 制往返于数据I/O页面的传输，以及对多核心之 间共享缓冲器的存取。
简化操作：将fence（围篱）操作增加到corepac 中，作为新的MFENCE指令实施fence操作，以保 证读/写存取群组之间序列一致。
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基于Keystone架构的DSP
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
KeyStone架构具备三个存储等级
每个C66x内核均拥有自己的一级程序(LlP)和一 级数据(LID)存储器。
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TI 多核DSP概述
3.1、TI公司主要的多核DSP
5）. TMS320C6474：集成了三个1GHz的 TMS320C64x+（TM）内核，可实现3GHz的原始DSP 性能，功耗和成本则分别比离散方案降低1/3和 2/3，可充分满足通信基础设施、医疗影像以及 工业视觉检验终端设备需求。
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2.1、AD公司
多核DSP生产厂商
AD公司嵌入式对称多处理器ADSP-BF561：其内核 采用动态功耗管理技术。
2.2、Cradle公司
Cradle公司推出的高性能CT3616处理器：其内部 集成了16个DSP核与8个GPP（通用处理器）核， DSP最高性能达到96GMACS，并具有可编程I/O。
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多核DSP概述
1.1、多核DSP的产生
当人们选择DSP芯片时往往要面对一些两难的选 择，比如最求高性能时芯片的成本可能比较高， 追求高精度时运算可能比较复杂，追求低功耗时 支持的容量可能有限，要求速度非常快且能实时 处理任何任务时其灵活性不足。在这种情况下， 多核DSP应运而生，推动片上系统产业的成长和 壮大。
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4.2、keystone架构的层级存储器
共享内存效率
扩展内存控制器(XMC)：共享内部存储器 (SL2/SL3)和外部内存(DDR3 SRAM)通向MSMC的途 径。
预取功能：通往SL2的存取路径与通往LL2的存取 路径一样，在临近内部接口均有一个预取缓冲器， 可隐藏对共享RAM库的存取延迟并可优化程序代 码执行及对只读取数据的存取。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
本地内存存储保护
C66X corepac可提供有软件控制的请求者到内存 的灵活映像，进一步从之前的C6000架构扩展内 存保护协议。
内存请求者均拥有相关联的特权ID，内存控制器 可区分6个不同的请求者，并配置其他请求者。
2.5、Renesas公司
Renesas公司推出的32位RISC处理器SuperHTM系 列的SH7720：结构上也是采用多核DSP。
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TI 多核DSP概述
3.1、TI公司主要的多核DSP
1）.SMJ320C80：世界上第一个单芯片并行MIMD （多指令多数据）DSP，该处理器主要面向军用 领域。 2）.TNETV3020：用于通信的多核DSP，主要用于 高密度核心网络。 3）. TMS320VC6416：集成功能强大的C64xDSP核、 VCP协处理器、Turbo解码协处理器的多核DSP。 4）. TMS320VC5441：浮点型DSP，内部集成了4 个C54x核，大大提高了并行处理能力。
每个内核还拥有局域的二级统一存储器，每个局 域存储器均能独立配置成存储器映射的SRAM、高 速缓存，或两者的组合。
KeyStone架构包含共享的存储器子系统，由通过 多内核共享存储器控制器(MSMC)连接的内部和外 部存储器组成。
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基于Keystone架构的DSP
4.3、keystone架构特点
1）.具有动态资源／负载共享
2）.跨系统通信时低CPU开销／延迟
3）.基于硬件的任务优先级排序 4）.动态负载平衡 5）.适用于所有IP模块(软件、I／O和DⅡ速器) 的通用通信方法等特点
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Keystone能以1333MT/S以上速率支持高效能DDR3 SRAM内存。
汇排流支持总线高达64位，相比之前的架构，宽 度大，速度快，允许多个更高效能核心、加速器 和数据I/O整合。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
错误侦测和纠正
Keystone将软错误保护扩展至内存所有层级。
L1P、L2、SL2(或SL3内部RAM)包含128/256位内 存段内单一位错误的奇偶校验讯息。 通过ECC逻辑可将软件错误进一步扩展到外部存 储空间。
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基于Keystone架构的DSP
4.2、keystone架构的层级存储器
共享内存保护与地址扩展
Keystone将内存保护扩展至外部内存，还为内存 保护增加灵活度。另外，MSMC允许将外部内存地 址空间从32位扩展至36位。
每个C66X DSP都被分配一个独特的权限PrivID值， 数据I/O主系统也被分配一个PrivID，EDMA例外， 但可以继承为每次传输进行配置的主系统的 PrivID值。Keystone装置总共支持16个PrivID， 内存保护属性分别为管理员和用户分配访问权限。