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32位处理器可以多便宜?

时间:04-17 来源:与非网博客 点击:

电流。这一事实对大部分时间要处于睡眠状态的系统尤为重要。不过,选择一种能获得较低睡眠或泄漏电流的工艺尺度也是一种折衷,因为它也意味着当系统处于苏醒状态时,系统会有较大的活动电流。因此,能耗是对系统睡眠与活动处理之比的一个权衡。较小和较大处理器完成一个任务所花费的时间量截然不同,这使权衡更加复杂。32位处理器可以较8位处理器更快地完成处理工作,这可以补偿32位器件较大的功耗,因为它可以更多地处于睡眠模式,而使系统能耗得到净节剩

  当代处理器正在实现着更复杂的电源管理技术。这些创新方案远超出了工艺尺度问题,涉及到了资源分配与尺英寸大小问题。有一个简单例子(恩智浦与德州仪器公司正在使用)是用ROM装系统驱动和库,将一个功能的最终集成表示为一个硬件块或一个固件块。这种ROM用法为最终的低层功能提供了稳定性,并且可以减少程序的闪存量,否则如果设计者将这些功能以软件方式留给最终开发者,则可能需要较大闪存。较小闪存的需求能对总硅片成本与系统能量需求产生少许影响。这点节省虽然不多,但将很多这类小节省集合起来,就会节省下真正可量度的成本与功耗。

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  虽然32位处理器在价格和能耗方面可以与8位处理器不断接近,但当前有关低端32位处理器的讨论经常忽视了高端处理器市场上FPGA与ASSP(应用定制标准产品)之间的相似关系。FPGA的最佳处理任务是可以充分利用任意宽度信号处理算法,并且设计者将其实现为硬件加速块。当规定了信号处理算法,并且有足够的宽度,便于采用比硬处理架构并行性更高的执行单元时,FPGA优于DSP方案。

  在决定DSP或微处理器中实现的执行单元数时,设计者的依据是硅片成本、功耗,以及目标应用能力之间的权衡,这样才能使实现的所有执行单元都足够繁忙,以确认它们在器件中的地位。德州仪器公司与飞思卡尔公司分别提供C6472和MSC8156 DSP,它们都有六个内核。两家公司探索了八核结构的选择,但在成本、功耗与资源使用等各个方面,六核结构对各种无线应用目标都有着最佳的平衡。FPGA不需要像ASSP那样,针对多种应用设计平衡那些执行单元,原因是每个设计都可以独立实现最优的执行资源数量与类型。

  不过,随着算法与应用的成熟,也出现了一些范式。ASSP的结构可以充分利用这些范式,在大批量应用中提供优于FPGA的成本与功耗。DSP供应商(如德州仪器和飞思卡尔)已在自己的处理器架构中集成了Turbo与Viterbi解码算法,作为硬件加速器。当这些带硬件加速器的处理器能完美地配合于一个设计的处理需求时,FPGA就很难与它们竞争。

  那么这种关系是否意味着FPGA的终结,或FPGA的关键价值是否在于,在ASSP有竞争能力地支持相同设计以前,设计者可以实际地、技术地和经济地用一个FPGA实现创新设计?以一种类似的方式,8位和16位处理器将能够达到价格与能耗的界限,而数年后32位处理器才能实际支持到相同的界限。

  在低端嵌入设计市场上,主要的约束并非可以塞入一个单位时间内的处理性能量,而是用周围能量可以完成的处理类型。基于能量净化的设计以及低速、级联或反馈处理的网格设计有着相当大的新兴应用,较小处理器将能在32位处理器实际可用以前,从这些应用中发掘数年的用武时间。不过,这些类型的应用有一个需要克服的额外巨大屏障,然后才可以成为主流,因为过去数十年的编程范式已将编程语言、开发工具和处理器架构引向在一个单位时间上的最佳处理能力,而不是如何在一个多变且缺乏能源的环境中提取处理值。

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