高性能汉芯系列

                                               图2 汉芯三号  

四、核心技术和创新点

汉芯系列DSP共申请12项专利和一项布图保护，创新点包括支持多字指令格式，片上存储器和Cache是可切换结构，Cache容量可重构，快速响应中断结构，独特的可嵌套硬LOOP结构可加快算法速度，提供多种低功耗工作方式。汉芯系列DSP和国外同类产品相比，性能处于国内领先、国际先进水平，但价格远低于国外产品，良好的性价比将在信息家电、音频处理、多媒体通信等领域大显身手。其他主要创新点有：

（1）多级灵活Cache结构为了平衡处理器和存储器之间的速度差异，进一步降低DSP对存储器的访存压力，汉芯系列DSP芯片设计了高效灵活的Cache结构，采用带有二级Cache的改进的哈佛结构，单周期能够执行多条指令。针对不同的设备应用，Cache的容量是可以动态调整，因此Cache模块是十分灵活实用的。

                               图3 带有二级Cache的改进的哈佛结构

（2）深度流水线结构汉芯系列DSP采用多级深度流水线结构，单周期并发多条指令，Load和Store在流水线的同一级执行，消除了读和写内存冲突。

                                       图4多级流水线结构示意图

（3）低功耗技术汉芯系列DSP在设计时已考虑到低功耗的需求，大量使用专门针对低功耗的VLSI设计方法，包括专门的低功耗标准元件库，低功耗为重要指标的电路综合流程，芯片等待停止模式的结构设计，和智能化电源管理电路等技术。除了正常工作模式外，DSP核还支持SLEEP和STOP两个更低功耗模式，最终使得处理器的功耗处于同类产品的领先水平。

（4）强大的配套应用开发环境软件部分共包括仿真器、调试器、汇编器和高级语言编译器，高级语言编译器可以提供用户简便的编程方式，同时在设计上如何设计编译优化算法是实现高效并行处理的关键所在。

五、主要应用

基于汉芯DSP目前已在研发音视频消费电子、信息安全、国防等领域的多种应用方案。

（1） 音频应用：汉芯二号DSP芯片为语音信号处理提供了更好的信号保真度，使之实现MP3功能十分方便。基于汉芯二号DSP的MP3实现方式，可实现以下功能：

* 数据互通：具有多种常用的标准接口，可以通过USB线、MMC/SD卡、红外端口、串行口等方式同PC、笔记本电脑、数码相机、手机等设备进行资料交换，从而达到备份或复制的目的。

* 多媒体：震撼的多媒体功能，无需主时钟输入，支持MP3和MPEG播放，集成立体声耳机放大和单声道扬声器放大，模拟音量和平衡调节从+18~75 dB并且可以静音，采用了超采样和多bit噪声整形技术，双通道额外立体声输入（AUX）可以进行声源选择和混音，具有无可比拟的视听感受；录音功能则可将使用者的声音录制，并可以进行压缩方便存储。

（2）信息家电产品：汉芯一号、三号我国已经成为世界上最大的电器制造国之一，主要电器的年产量居于世界前茅。但是国内的家电产业，主要用昂贵的国外芯片，国内生产厂家仅仅是从事简单、低附加值的加工，而整机过程所获利润在电子产品中所占比例不到10%。从本质上看，DSP是家电升级换代最关键的芯片技术。由于具有强大的数据处理能力，它能突破许多现有的单片机（MCU）无法解决的技术瓶颈。家电中的模糊控制、变频控制、声音控制等关键技术都是以DSP芯片为核心而形成的。

以数字高清电视为例，DSP是高清电视等信息家电产品的核心技术。成熟的DSP芯片同样能够提供强大的基于MPEG2的视频解码功能。以汉芯DSP为核心的视频解码器能够满足HDTV视频高速处理信号的要求，并减小外部干扰信号的影响，从而提高视频的质量。

（3）国家核心部门和高端领域：汉芯一号现代军事战争中，各种武器装备对信号处理速度的要求都很高，因为信号处理速度直接关系到战场上作战的反应速度，是决定战争胜负的关键因素。我国武器装备、航天技术等核心部门和高端领域使用的各种设备基本硬件的核心芯片，长期依赖美、日两国是断然不可行的，我国必须自主研发出适合我国国防建设的芯片。汉芯系列高性能DSP