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TI首款工业领域多核处理器问世,四核A15实现低于10W功耗

2014/10/11
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近几年,TI对其DSP产品线的定义变得更为广泛化,即嵌入式处理器产品线。MCU、DSP以及无线互联产品是TI嵌入式处理器的三个主要部分。其中,从之前的DSP部门产品演进而来的处理器产品线,目前已经发布了700多款产品,包含单核、多核、ARM、ARM+DSP等多种类型。

随着4G网络的大规模的部署,4G网络中针对无线基站等通讯应用需要依靠无数颗高性能DSP来支撑,TI的处理器产品线也因此而赚的盆满钵满。

日前,德州仪器(TI)推出基于KeyStone多核架构的AM5K2Ex处理器,旨在帮助客户在有限的功耗预算范围内开发出可靠、高效且小体积的低功耗嵌入式系统。AM5K2Ex处理器是TI的ARM与DSP处理器可扩展产品组合的一部分,该产品组合拥有支持多媒体的器件、基于DSP的无负载加速以及满足工业领域高挑战性需求的工业加速器。

TI半导体事业部数字信号处理系统产品技术支持经理丁刚表示,AM5K2Ex是TI首款基于ARM Cortex-A15内核的多核处理器,它的技术架构更多的面向工业应用中的高可靠性设备,所以AM5K2Ex系列将为航空电子、工业路由与交换、企业网关及通用嵌入式控制器等众多应用提供丰富的选择。

TI半导体事业部数字信号处理系统产品技术支持经理丁刚

四核ARM Cortex -A15挑战高性能应用,可实现低于10W功耗

丁刚介绍说,AM5K2Ex这款芯片基于TI的KeyStone架构,拥有4颗ARM Cortex-A15内核。A15内核主要针对非常有挑战的高性能应用,在手机中经常和A7搭配使用。AM5K2Ex集成了一个安全加速器、一个分组加速器、一个八端口1GB以太网交换机、一个双端口10GB以太网交换机和一个可选的DSP内核。

AM5K2Ex可以实现1.4GHz频率下19600 DMIPS的整数计算能力,片上内存总计为6MB。AM5K2Ex拥有创新的电源管理功能,可关闭不用的内核或外设,同时在处理负载增加时可快速将这些组件恢复使用。因此,AM5K2Ex的功率不到10W,每瓦处理能力可以达到2000 DMIPS。

据悉,AM5K2Ex高性能处理器的功耗分成两部分:静态漏电流功耗和动态运算功耗。如果处理器的负载高,动态运算功耗就会很高;又因为漏电流需要足够的速度以及高可靠性,所以它的值会非常高。通过TI独特的工艺,可以将闲置的外设和内核的电源彻底断掉,从而直接切断了漏电流,使得功耗直接降为零。另外,TI还采用了Fast Bring Up技术,当处理器进入休眠模式后,可以把集成器、处理器指针、运行状态拷贝到DDR里,在重新启动后迅速恢复成休眠之前的状态,从而提供每瓦内极高的性能。

 

外设方面,AM5K2Ex最特别的地方是高速总线的设计,它有很多的SerDes接口,其中使用最多的是8个千兆以太网、2个万兆以太网,以及加入了加速器和处理功能。

可靠性方面,AM5K2Ex可以满足在-40到100摄氏度的严酷环境下工作,并且可以保证在105结温条件下连续不间断工作10万小时。

AM5K2Ex具有纠错码(ECC)功能,并通过物理方式实现。4MB L2高速缓存器是TI产品系列中ARM处理器中最大的高速缓存器,可增强处理器的易用性并提升性能。当芯片数据出现两位错误时,ECC会报警。然后可以用软件做出响应报警、采取保护措施,从而保证了芯片数据、代码的可靠性。

在航空电子这样的特殊领域,由于飞机暴露在强烈的紫外线辐射下,射线的干扰很容易使的存储位突然反转,也就是软失效,为此,TI会在芯片的封装上做出特别的处理。 

此外,AM5K2Ex还支持包处理核多种加密算法,其中包括由中国提出在4G通讯中应用的祖冲之式加密算法。

66AK2E05——四核ARM+DSP的满配处理器

66AK2E05是一款和AM5K2Ex脚对脚兼容的处理器,基于四个A15和1个DSP,相当于AM5K2Ex的满配。换言之,如果把66AK2E05的DSP去掉,它就变成了一颗纯ARM架构的芯片,名字即变成了AM5K2E04/02。其中,K2是KeyStone2平台的代号,下一代KeyStone3则为K3。E04表示有4个A15内核,E02就表示有两个A15。

 

不断升级的KeyStone平台和软件兼容性

基于KeyStone的器件经过优化,具有很高的性能,可满足无线基站、关键任务、测试与自动化、医疗影像以及高性能计算等领域的市场需求。

丁刚解释说,KeyStone1和KeyStone2的主要区别在于,KeyStone1采用的ARM内核是A8,DSP是64。在未来,KeyStone3会升级到C7的一颗DSP核,且各个平台之间的实际IP不会再做变化,这就保证了同一平台下不同芯片能够实现非常好的软件兼容性。

武汉Aevision研发中心总经理Shen Quanyong表示,“TI的AM5K2E04处理器在低功耗和高性能之间恰到好处的平衡可以满足这个市场的需求,此外,T提供的工具还可加速产品的开发进程。”

美国风河系统公司(Wind River)产品管理副总裁Dinyar Dastoor说道,“通过在TI的AM5K2Ex平台上提供我们的VxWorks和Wind River Linux操作系统,可使高效的ARM处理能力更上一层楼。同时AM5K2Ex与我们的多项技术完美结合,能帮助客户满足多种嵌入式计算应用极富挑战性的需求。”

TI提供了完整的软硬件生态系统,该生态系统允许客户快速启动开发。软件生态系统包括主线Linux软件开发套件(SDK)、C66x DSP库以及涵盖Wind River VxWorks和Green Hills INTEGRITY的第三方实时操作系统产品。借助硬件参考设计(XEVMK2EX),开发人员可立即开始亲自动手评估。

目前,TI的XEVMK2EX现已通过TI分销合作伙伴或TI官网开始供货。此外外,X66AK2E05XABD25硅芯片目前也在热销中。

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