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由于現(xiàn)代數(shù)字信號處理器(dsp)設計、半導體工藝、并行處理和互連與傳輸技術的進步，現(xiàn)代高性能dsp的處理能力得到極大發(fā)展。但在移動通信、雷達信號處理和實時圖像處理等復雜電子系統(tǒng)中，單片dsp的性能仍可能無法滿足需求，通常需要使用多片dsp構成并行信號處理系統(tǒng)。
在多dsp系統(tǒng)中，互連技術連接dsp、接口及其他處理器，一起構成系統(tǒng)的靜態(tài)體系結構，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g介質(zhì)的總和。互連技術傳輸代表計算任務、中間數(shù)據(jù)、結果或狀態(tài)控制信息的數(shù)據(jù)流，使接口與dsp中的算法模塊通過數(shù)據(jù)流動態(tài)地連接起來，整合成分工協(xié)作的有機整體。
已經(jīng)有一些對多dsp并行系統(tǒng)互連技術的綜述[1][2] [3][4][5][6]，但還不夠全面而且沒有反映高性能dsp互連技術的最新進展。因此，本文以世界主流公司的典型高性能dsp產(chǎn)品為例，全面總結概括高性能dsp的互連接口技術及其發(fā)展，對其互連特性進行總結和歸納分類，在此基礎上全面總結給出并行信號處理系統(tǒng)中多dsp互連設計的總體設計考慮和實際經(jīng)驗。
高性能dsp互連接口技術及其發(fā)展
多dsp系統(tǒng)的互連以dsp自身接口為基礎，下面以TI、ADI和Freescale三家公司的高性能dsp為例系統(tǒng)概括現(xiàn)有的dsp互連接口，見表1。
現(xiàn)有dsp的互連接口在物理層和傳輸控制上的特性是選擇使用互連技術的基礎，表2是對表1中所有的dsp互連接口的互連特性的總結。
表1 主流dsp公司典型高性能dsp的互連接口
可以看出，在越來越高的傳輸速率需求的推動下，高性能dsp互連接口在物理層技術的主要發(fā)展趨勢是：從高電壓擺幅→低電壓擺幅，從單端信號→差分信號;從并行總線→串行信號線;從收發(fā)異步→收發(fā)外同步→源同步→串行碼流中嵌入時鐘的串行器/解串行器(SerDes);從半雙工→全雙工;從多點分時共享總線→點-點的專用互連;最終使接口傳輸速率從幾十Mbps發(fā)展到目前的10Gbps。
數(shù)據(jù)的串行化意味著數(shù)據(jù)必須以分組方式傳輸。而由于信號完整性問題，高速串行差分線一般不允許多點負載，因此基于SerDes的互連一般是點到點的直接互連。當dsp數(shù)量較少時，可以采用dsp間兩兩的直接互連;當dsp數(shù)量較多時，須要采用中間dsp或用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g器件—交換機。
因此，物理層技術的發(fā)展推動著高性能dsp的主要互連技術從多點并行總線轉(zhuǎn)向高速串行直連和分組傳輸交換。例如TI在2008年10月發(fā)布的3核dsp TMS320C6474、Freescale在2008年11月發(fā)布的6核dsp MSC8156，都已經(jīng)取消傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)、地址和控制三總線接口而代之以sRIO、GE之類的標準分組交換網(wǎng)絡接口以及AIF這樣的高速直連接口。
根據(jù)傳輸特性對互連技術的分類
互連的目的滿足接口及算法鏈路的數(shù)據(jù)傳輸需要，因此互連特性往往與傳輸特性緊密相關。各種互連技術雖各有不同，但可以根據(jù)互連與傳輸?shù)墓残赃M行統(tǒng)一分類，有助于理解并選擇合適的互連技術。表3是根據(jù)互連與傳輸?shù)奶匦詫ΜF(xiàn)有主要dsp互連技術的分類總結。圖1~圖4是對典型互連技術實例的圖示。
表3 互連與傳輸技術的分類總結
來源：中嵌信息
