MIPS引领嵌入式其处理器多核多线程时代

时间:2022-09-21 11:51:34

MIPS引领嵌入式其处理器多核多线程时代

嵌入式应用对处理器性能需求不断增长的同时,对功耗也提出了更高要求。提升频率已经受到功率的限制,多线程计算在单一内核的情况下带来的性能改善十分有限,因此必须引入并行计算实现更高的性能成为必然。为了实现最高的效率,结合多线程和一致的多核具是嵌入式处理器发展的必然,这一点已经从PC桌面处理器的成功得到印证。

为数字消费、家庭网络、无线、通信和商业应用提供业界标准架构、处理器及模拟 IP 的MIPS 科技公司近日推出首款嵌入式多线程和多处理器可授权 IP 核 -- MIPS32 1004K 一致处理系统(coherent processing system)。新的多核产品可为多处理器系统允许配置多达4个单线程或多线程处理器,加上先进的一致性系统来提供最佳性能效率和可配置性。MIPS 科技公司多核产品的首次亮相是继去年推出高性能 MIPS32 74K 内核这一业界首款运行频率超过 1GHz 的单线程处理器内核之后,推出的又一款高性能产品。

MIPS 32位处理器进入多核时代

与其它嵌入式 IP 产品不同,MIPS 科技公司在单核处理器方面具有独特性能优势。MIPS 通过 MIPS32 34K 内核的多线程优化单流水线效率,以及通过 74K 内核的超标量与无序流水线来扩展处理器性能空间和超过 1GHz 的运行频率而优化了一般单核的性能。对于众多量大的嵌入式应用,高性能的要求催促着一致多核系统的需求,这大大减少系统资源,并运用主流半导体工艺和时钟速度上尽量增加系统级芯片(SoC)的性能。1004K 内核可优化共享存储器系统的 CPU 性能,有利于在单个产品上实现多功能和应用―这些全都可以同时和积极地运行于基于对称多处理(symmetric multiprocessing - SMP)的操作系统。这样在MIPS公司的产品线中,针对嵌入式市场具备了更加完整的解决方案。

1004K性能强劲且配置灵活

1004K 一致处理系统有助于降低 SoC 开发成本,因为对许多应用来说,与其它多处理器解决方案相比,它需要较少的处理器。与单线程多处理器相比,每个 CPU 中的多线程可提供显着的性能增益。许多关键的垂直应用,包括数字家庭娱乐、家庭网络和办公自动化都将从采用多线程的一致多处理获得极大的益处。此外,1004K 内核为增加设计灵活性提供了广泛的选择。设计人员可增加 CPU 以为其特定应用需求扩展性能。多核一致管理器

(Coherence Manager - CM)是用于智能系统一致的基础块,可配置成一至四个采用 I/O 一致单元(I/O Coherence Unit - IOCU)的单或多线程内核。IOCU 可为 I/O 外设提供可选的硬件一致性,以省却用软件执行该功能的开销。如架构图中所示,每个内核可配置成具备2个VPE单元的多线程处理器模式。

在EEMBC多核基准套件JPEG解码测试中,多核多线程对性能提升非常明显。测试将单核但线程1004K处理器的性能结果作为比较基准,使用双核单线程配置后,性能翻倍,在接下来为单个处理器配置多线程和每个处理器配置多线程之后,性能有小幅提示升,相比双核单线程最高提升15%。由此可见在并行计算中,多核的配置是非常明显且不可替代的。

MIPS 科技公司处理器业务部总裁兼总经理 John Derrick 表示:“利用我们的多核解决方案,MIPS 科技可为设计人员提供实现新一代嵌入式应用更高性能的两种途径―用于最快的单线程应用的 74K 内核,或用于一致多处理可扩展到更高性能水平的 1004K 内核。MIPS 科技目前的独特定位可为客户提供多线程一致多处理器解决方案,它是具有先进缓存一致性和支持多处理的业界最高性能内核,也是用于数字家庭及其它产品的最丰富的生态系统之一。

此外,1004K 内核可为广泛采用的 MIPS32 24K 和 34K 内核系列提供高度可扩展的性能迁移途径。因为 1004K 内核与 MIPS32 兼容,设计人员可利用现有软件的广泛基础。1004K 内核系列的两个最初型号将在本季度提供:采用基整数核的 MIPS32 1004Kc 和采用整数核及浮点单元的 MIPS32 1004Kf。

74K与1004K谁打主力?

根据MIPS提供的资料,相比双核1004K配置,74K内核面积稍微小一点,大概在2.8mm2,性能方面大概在2200DMIPS,低于双核1004K的2500DMIPS,功率二者相当约0.7W左右。同1004K相比,74K的优势只是体积更小一点,而性能和功耗并无明显优势。因此不难看出,1004K的使得原先单核顶级产品74K定位十分尴尬,尽管MIPS认为,二者面对的客户有所不同,目前74K是适用还没有采用SMP操作系统需要简单、迅速性能迁移途径的应用,但是嵌入式需求对性能的渴求,必然会推动多线程并行计算的普及,因此我们有理由相信在不久的将来单核单线程的74K处理器会逐渐淡出市场,1004K才会事是MIPS嵌入式处理器市场的主力军。

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