Несмотря на стремительное развитие процессоров общего назначения (ARM, x86 и более экзотических), не теряют своей актуальности специализированные процессоры цифровой обработки сигналов (ЦОС). Одним из самых популярных процессоров ЦОС с плавающей точкой в родном отечестве стал процессор ADSP-TS201S фирмы Analog Devices. В свое время (10-15 лет назад) этот процессор не знал себе равных в высокопроизводительных системах ЦОС, работающих в реальном времени. Его основные характеристики:
- Частота процессора – 600 MГц
- Объем внутренней памяти – 3 МБайта
- 4 высокоскоростных порта – 600 Мбайт/сек
- Внешняя шина – 100 МГц
- Каналы DMA – 12 каналов
Решения на процессоре ADSP-TS201S хорошо себя зарекомендовали в широком классе аппаратуры как гражданского, так и не очень гражданского назначения. Но всему хорошему приходит сами знаете что конец.
Так и произошло с популярным процессором — в этом году полностью прекращается производство ADSP-TS201S. Но есть и хорошие новости, теперь можно вздохнуть свободно и расслабиться, потому что в это же время российская фирма «Миландр» наконец-то начала поставки процессора ЦОС с плавающей точкой как-бы собственной разработки 1967BH28. Этот процессор является аналогом ADSP-TS201S с некоторыми добавками от «Миландра».
Система команд отечественного процессора полностью совпадает со своим оригиналом и, кроме того, имеет дополнительные команды, позволяющие повысить эффективность вычислений (как обещают разработчики). Частота процессора – 450 МГц (хотелось бы не меньше чем у оригинала). Объем внутрикристальной памяти – 3MБайт (статическая память, в отличие от динамической у ADSP-TS201S). Частота внешней шины – 100МГц. Четыре скоростных последовательных интерфейса ввода-вывода (4-х битные линки), аналогичные ADSP-TS201S. Более подробная информация есть на сайте производителя, желающие могут ознакомиться.
Задача процессора 1967BH28 обеспечить возможность замены решений на процессоре ADSP-TS201S решениями на российском процессоре (чем не импортозамещение!?).
Теперь самое интересное, а что же на самом деле представляет из себя новая отечественная разработка? Для этого были произведены сравнительные испытания процессора 1967BH28 и оригинала. Подопытными кроликами объектами для сравнительных испытаний стали популярный модуль ADP201cP5 на ADSP-TS201S фирмы «Инструментальные Системы» и их же новейший модуль ADP201McP5 на процессоре 1967BH28. Фото модулей представлены ниже во всей красе.
Из фото видно, что модули практически одинаковые и отличаются только типами процессоров. Используется конструктив 6U с интерфейсом CompactPCI. Всего на модулях по 5 процессоров, объединенных линками (скоростной последовательный интерфейс). Два процессора из пяти имеют возможность подключения аналоговых или цифровых субмодулей ввода-вывода через FPGA.
Программное обеспечение
Испытания показали совместимость программного обеспечения. ВСЕ тестовые программы, работающие на модуле ADP201cP5 без малейшей модификации выполнялись на модуле ADP201McP5. Также без проблем к процессору 1967BH28 подключился эмулятор, предназначенный для ADSP-TS201S. Т.е. решена одна из главных задач – не переписывать кучу софта, наработанного за полтора десятка лет для решений на процессоре ADSP-TS201S.
Интерфейсы
Скорость обмена по интерфейсу CompactPCI оказалась аналогична у обоих модулей. Что вполне ожидаемо, потому что, главным ограничителем является, собственно, PCI шина со своими 64 битами и 66 мегагерцами.
Испытания скоростного последовательного интерфейса показали полную работоспособность на частоте процессора 450МГц (максимальная частота на данный момент), что составляет, соответственно, 450 Мбайт/сек (хотя линки 4-битные, но работают в режиме double rate, поэтому за 1 такт передается 1 байт). Здесь новый процессор уступает своему оригиналу ADSP-TS201S, который работает на частоте 600 МГц и его линки, соответственно, обеспечивают 600 Мбайт/сек.
Вычисления
А вот здесь самое интересное и приятное. Испытания вычислительных возможностей процессора 1967BH28 были проведены на основной функции ЦОС – комплексном БПФ. Были получены греющие душу результаты, приведенные в таблице:
| ADSP-TS201S (600MHz) | 1967BH28(450MHz) | |
|---|---|---|
| CFFT1K | 25us | 26us |
| CFFT4K | 294us | 119us |
| CFFT8K | 1120us | 360us |
Видно, что несмотря на разницу в рабочей частоте между процессором 1967BH28 и ADSP-TS201S не в нашу пользу, отечественный кристалл имеет заметное преимущество. Оно в наибольшей степени проявляется при увеличении размера обрабатываемых массивов. Такой результат – использование статической памяти, работающей на частоте процессора. В аналоге (ADSP-TS201S) используется динамическая память, работающая на частоте 125 МГц, и кэш, работающий на частоте процессора. Из таблицы видно, что в пределах размера кеша быстродействие процессоров ADSP-TS201S и 1967BH28 примерно одинаково. Но при выходе массивов за пределы кэша становится очевидным преимущество нашего богатыря 1967BH28.
Итак
В целом можно констатировать, что новый как-бы отечественный процессор получился удачным и способен полностью заменить популярный ADSP-TS201S в системах ЦОС. Хотя, к сожалению, это не делает более современной разработку 15-летней давности.
Автор: do_movoj
