MIPS 新型多线程解决方案为嵌入市场提供重要系统性能

本文作者:admin       点击: 2006-02-09 00:00
前言:

为数字消费和商业应用提供工业标准处理器架构与内核的领先供应商 MIPS 科技(美普思科技,纳斯达克交易代码:MIPS)宣布推出 MIPS32® 34K™ 内核系列,它是针对高性能和成本敏感的嵌入式应用的一种革命性多线程解决方案。34K 核心系列是首个执行MIPS® MT ASE,并利用包括 MIPS DSP ASE 成熟的 24KE™ 微架构的产品。34K 内核的多线程能力可显著降低整体芯片尺寸、成本和功耗。

此外,MIPS 宣布最初的授权者包括 iVivity,Mobileye 和 PMC-Sierra。

今天,单线程微处理器在等待存储器存取时浪费了许多周期,在相当程度上限制了系统性能。34K 内核通过增加处理器的利用来减少存储器等待的影响。当一个线程停止时,其他线程立刻馈入流水线开始执行,使应用吞吐能力显著增加。内部基准测试表明,运行两个线程的 34Kc™ 内核要比单线程处理器的速度提高 60%,而尺寸仅增加 14%。

此外,34K 内核系列可为嵌入式应用提供出众的实时响应。用户可为实时任务分配专用处理带宽,以保证服务质量(QoS)。该装置可持续监测线程进程,并自动进行校正来满足或超越实时需求。
 
Silicon Insider 的首席分析师 Jim Turley 先生表示:“MIPS 在为嵌入式应用执行多线程方面采取了一种简单而明智的方法。这种方法是一种深思熟虑的战略,可为 MIPS 的新用户和已有的用户提供改善的系统效率和节省成本。”

使用模式

34K 内核可以最小的变化运行现有的双路 SMP 操作系统(OS)和应用。它也可以在独立并发线程环境中充当非常不同的角色(“AMP”或非对称多处理)。
 
此外,34K 内核可与最多 2 个虚拟处理元件(VPE——一种表示 OS 唯一的 MIPS32 架构的可视状态),以及 5 个线程上下文(TC——一种表示MIPS32 架构的用户状态)进行配置,实现最终的设计灵活性。(参见图 1,MIPS32® 34K™ 内核——概览)。这个双虚拟处理元件能力可使34K 内核同时运行两个独立的操作系统或选择一个双路 SMP 操作系统。此外,它可使用多达 5 个线程上下文(TC),使单操作系统同时运行多达 5 个处理。

用户可得到的好处:

• 更低的系统成本
• 改善的系统性能
• 更低的功耗
• 更多功能
• 充分利用许多应用的软件投资
• 保证实时性能

采用的用户

iVivity 高级工程副总裁 Jim O’Connor 先生表示:“我们是在对一种具有竞争力的多内核解决方案进行了广泛的内部基准测试的情况下,做出在存储网络处理器设计中使用 34K 内核的决定的。芯片尺寸缩小和功耗降低,以及其引人注目的性能使 34K 内核脱颖而出。”

Mobileye 工程副总裁 Elchanan Rushinek 先生表示:“应用性能、成熟的可靠性和保证实时响应是我们第二代 Eye-Q2™ 片上系统(SoC)设计的关键。在评估了众多有竞争力的解决方案后,我们认为 34K 内核多线程能力的价值是出众的解决方案。”(请参考 2006 年 2 月 6 日的新闻稿“MIPS 授权 Mobileye 在其第二代驱动辅助片上系统使用多线程 MIPS32® 34Kf™ 内核。”)

PMC-Sierra 副总裁兼首席技术官 Robert Yung 博士表示:“我们在先进片上系统解决方案中独特的关键技术创新和集成能力已经得到了认可。34K 多线程技术为我们的某些第二代产品提供了出众的性能和功能。”

MIPS 市场副总裁 Jack Browne 先生表示:“片上系统设计者在应对特别是消费市场降低系统成本要求的同时,又非常担心不能满足对更高系统性能的无止境需求,他们发现 34K 内核系列的价值非常引人注目。我们很高兴市场对34K 内核的接受,并期待继续得到更快的采用。”

 
目标市场和应用

24K® 和 24KE 内核系列仍然是 MIPS 针对单线程应用的旗舰产品,新型 34K 内核系列则是专门针对多线程工作量设计的。这些包括家庭应用中诸如多 VoIP 通道的外在线程的独立应用。另一种选择是,它还可以用来将几个单线程功能结合在一个单 34K 内核中,例如STB 应用中的一个运行 Linux 主处理器和一个运行 RTOS 的DSP。网络路由器及包括数字电视和 DVD 刻录机的消费设备中的工作量协作意味着它们都会受益于 34K 内核。

34K 内核强大的灵活性使其能够在类似 SMP 的配置中运行,这使其成为包括多功能打印机和扫描仪的高性能影像设备的最佳选择。此外,34K 内核的更高应用吞吐量和有效功率的结合,使之特别适用于包括数码相机、移动手持设备和便携式媒体播放器的低功耗应用。
开发支持:MIPS® 生态系统
MIPS 现有的第三方供应商关系,以及实用而有力的生态系统可支持 MIPS32 架构,34K 内核授权者可很快地使用多线程。
优化 34K 内核解决方案的主要提供商:
Accelerated 科技现在的 Nucleus RTOS 和 基于 Eclipse 的 Nucleus EDGE IDE均支持 34K 内核系列。Nucleus RTOS 可靠而灵活,只占用很小的存储器空间。Nucleus RTOS 系列产品由一系列完整的网络、USB、图形和文件系统库组成,可为嵌入式开发人员提供部署各种嵌入式应用所需的所有东西。Nucleus EDGE IDE 软件为开发人员提供了一个基于 Eclipse 的开发环境。这两种产品的无缝结合,为开发人员快速而容易地设计和向市场推出产品提供了一个全面的解决方案。
Cadence Encounter® 参考方法可为用户提供 34K 内核系列,并为高质量芯片提供一种快速而可预测的通道。Cadence Incisive® 仿真可利用集成了 FS2 探针和一系列软件调试器的Palladium® 提供硬件/软件的共同验证。
CoWare的ConvergenSC 可为开发、分析和优化 SystemC 处理级平台模式提供一个有力而基于标准的环境,利用嵌入式软件在电子系统级(ESL)加速片上系统的协作设计。
Denali的Databahn™ 内核可为高性能存储器子系统提供 DDR 控制器解决方案,便于芯片接口的设计、集成和验证。他们的采用 34K 内核多线程能力的高性能存储器系统可为用户提供与众不同的性能、吞吐量和成本优势。
Express Logic的ThreadX® 是一种小型而高效率的 RTOS,现在已开始支持 34K内核的多线程。
First Silicon Solutions公司(FS2)为 34K 内核提供了一套全面的 EJTAG 调试和跟踪工具。34K PDtrace™ 系统采用 System Navigator™ 探针,可提供包括支持基于硬件多线程的最高级的调试能力,使用户可同时捕捉和观察执行流程、负载/存储地址和相关数据。FS2 的工具是与基于 GNU 的 MIPS 软件开发环境工具链中的 GDB/Insight 调试器集成在一起的,可为开发人员提供无缝运行、先进功能、易用性和最低的成本。
Green Hills 软件公司可提供采用为 34K 内核系列优化的先进编译器的完整软件开发解决方案。
基于 Magma Blast Create™ RTL-to-placed gates,Blast Plan™ Pro等级设计和 Blast Fusion® 物理设计解决方案的 Magma 参考方法,可使 34K 内核系列轻易集成到与Magma 软件同时执行的片上系统设计中。
微软公司的 Windows® CE 新版本将运行 34K 内核系列。广泛的支持信息包(BSP)可登录 MIPS 网站获得。
MIPS 的软件工具包结合了通用的自由软件基金会(FSF)开放源 GNU 工具和 MIPS 预先配置在其许多通用评估板的专有运行时间库。MIPS 软件开发环境(SDE)支持 34K 内核系列的最新特性。MIPS 软件开发环境(SDE )Lite 包可以免费登录 www.mips.com 下载。 

OCP-IP,该行业协会发布了推动“即插即用”片上系统设计的 IP 内核接口的OCP标准,定义了高性能,失调和片上协议,可在本地接口为所有 34K 内核服务。
Sonics 提供了一种可升级的智能互连架构,推动了基于 34K 系统的性能,可实现与其他外围设备的简易集成。此外,其 SMART Interconnects™ 使用户可定制自己的设计并缩短上市时间。
34K 内核系列的用户可使用 Synopsys 优化的 Galaxy™ 设计平台参考流程,以帮助他们快速实现性能目标。
TimeSys 公司为利用 LinuxLink by TimeSys™ 分配的 MIPS32 Linux 提供了基于订阅的访问。LinuxLink by TimeSys™ 是一种直接由 MIPS 提供最新 Linux 特性的商业 Linux 解决方案。除了不断更新软件成分和工具,LinuxLink 还为 34K 内核集成了一个优化的开放源工具链和增强的 Linux 内核。

Virage 逻辑公司的面积、速度和功率(ASAP)MemoryT 功效存储编译器和ASAP LogicT 标准单元库是针对 MIPS 34 K 内核系列而优化的。

 
针对 MIPS Malta™ 开发板的Virtio 的 VPMM-SC 虚拟平台可在完成硬件设计之前模拟34K 内核系列软件开发环境。这个虚拟平台可提供一种精确指令和精确周期的 CPU模式选择。VPMM-SC 可为软件和硬件提供出众的可视性和控制能力,实现有效的调试,提高软件开发人员的生产力。欲了解更多信息请登录 www.virtio.com/vpmm-sc。

作为设备软件优化行业的领先厂商,Wind River 非常高兴 34K 内核系列提供的优势及其在设备软件中实现的创新。Wind River 将与其用户一起实现这些优势带来的好处。

MIPS32 34Kc 内核产品规格1,2

工艺:90nm G 
频率:500 MHz (最差情况)
内核尺寸: 2.1 mm2 (仅内核,从完整的 GDSII 数据库布局中提取)
功耗:1.0V 条件下为0.56 mW / MHz(仅内核)

1频率、功耗和尺寸取决于配置选择、合成、芯片供应商、工艺和单元库。
2配置:双虚拟处理元件(VPE)运行 4 个线程,32K/32K 高速缓冲存储器。

MIPS32 34K 内核系列

34K 内核系列由 34Kc™、34Kf™、 34Kc Pro 和 34Kf Pro 内核组成。  

34Kf™ Core:增加了完全符合 IEEE 754 规范的硬件浮点支持。

34K Pro Series® 内核: 34Kc Pro 和34Kf Pro 系列内核具备使SoC设计者增加专用指令并与硬件紧密关联的 CorExtend™ 能力。

产品更多信息请登录www.mips.com。