玩转DSP性能与功耗之间的“零和游戏” (2)

　　纵观德州仪器的产品线，在低功耗方面C5000平台一直服务于低功耗的应用，这是一个诞生于1995年的产品系列，目前已经有34款产品，主要用于手机等产品上。而最新推出的C550x是C500产品功耗的一半，最大限度地延长电池使用寿命。这种新型 DSP 拥有大容量的片上存储器与经过优化的 FFT 协处理器，可用于加快分析速度，同时还能将深度休眠模式下的内核功耗降至 6.8 μW 的水平，工作模式下的总功耗降至 46 mW，功耗水平仅相当于现有 C5000器件的一半。诸如多参数医疗、降噪耳机以及便携式音频/音乐录制等应用都将受益于 C550x DSP 的高性能与外设组合，现在已可在其网站拿到C550x数据资料。

　　C674x DSP是业界最低功耗浮点DSP，借助浮点 DSP，开发人员将能够首次为音频、医疗、工业及其它需要高精度、宽动态范围的应用提供便携性，同时加速产品的上市进程。C674x 器件的功耗为现有浮点 DSP功耗的三分之一。支持 24位至32 位精确度，堪称业界功耗最低的浮点 DSP。该产品预计将于 2008 年第四季度推出，它在深度休眠模式下的功耗仅为 6 mW，，待机功率约为德州仪器现有DSP的1/20，工作模式下的总功耗也仅为 420 mW。该系列产品更多用于音响方面或者电子琴等。所以这一类的应用便携设备专门用到电子琴可以用到2到3个小时，而且每100片的价格不足10美元。

　　C640x DSP 在功耗减半基础上实现高性能：其功耗仅为当前德州仪器C6000 DSP 平台中高性能器件的一半，由于这个特点，系统设计人员可以将其用于满足包括软件无线电、工业仪表以及新兴市场需求等。该器件基于TI 高性能 C64+™ 内核，深度休眠模式下的功耗仅为 6 mW，工作模式下的总功耗也仅为 415mW。通过与各种 OMAP-L1x 与 C674x 产品实现引脚对引脚以及软件兼容等特性，C640x 处理器可支持前所未有的可扩展性，同时该产品将于 2009 年初上市。

　　OMAP-L1x 应用处理器支持多媒体性能与低功耗：最新的 OMAP-L1x 产品线包括 ARM9 与 ARM9-plus-DSP 架构，使开发人员能在其便携式设计中集成丰富的GUI特性以及网络和触摸屏功能。这种新器件不仅可提供各种网络外设，同时还能运行 Linux 或 DSP/BIOS™ 实时内核以实现高度的操作系统灵活性。此外，该产品线还能够与新型 C674x 和 C640x 产品线旗下的各种器件实现引脚对引脚兼容性。这些将于2009 年初推出的器件在深度休眠模式下的功耗仅为 6 mW，工作模式的总功耗也仅为 435mW。
 
　　每一系列产品针对不同的应用，比如C550x针对电池寿命需要很强的应用，C674x是浮点业界最低功耗DSP，C640x针对高性能低功耗应用，而OMAP—L1x是针对ARM、DSP加起来的处理器。

　　如何低功耗？

　　实现DSP的低功耗，不是依靠某一项技术或某一项专利，更多的是依靠不同技术的组合。30年前德州仪器已经有意识地与一些公司、企业合作，生产低功耗产品，因此其中的经验得失还是值得借鉴的。

　　比如C640x中用到的并行/多处理，利用DSP、ARM加FFT等实现各种不同架构的解决方案。同时也可通过集成降低功耗，比如采用90纳米（可以达到很低待机功率）的C550x以及采用65纳米集成的C640x和OMAP—L1x，可以实现客户要求的性能。第三，还可以通过低泄露晶体管电路降低功耗，而且在不同温度下都达到最低耗电量，不会随温度变化改变很多。第四，系统设计也是重中之重，德州仪器采用的是SmartReflex系统，同时也可以把这个系统应用在其它功能，从而实现低功耗应用。此外，德州仪器还会将片上存储器放到448KB，同时使外部存储器具有DDR功能、将一些ADC、模拟联接都放在同一个DSP里。这样看来，所谓的低功耗方案不单单是低功耗、模拟，而更多的是一个各个技术协同的解决方案。

　　此外，在设计中，除DSP外，能源效率还与外围器件的低功耗选择有很大关系，比如“外扩芯片需要尽量选择在运行时或片选信号无效时功耗很低的产品。同时，电源设计也是关键，如果使用一些线性稳压器件就会有很多功耗消耗在电源电路上，”小丁如是说。
  
　　同样，产品的传承性对于每个芯片厂商都是重要的， C674x、C640x跟OMAP—L1x有些产品引脚是兼容的，所以使用C674x做的产品，以后也可以用OMAP—L1x来扩展功能。惯于使用MSP430的小丁说：“MSP430单片机和C2000 DSP的性能都不错，MSP430开发平台较易搭建、芯片功耗极低且工作稳定，而且德州仪器（利尔达）每年都会在全国各大城市举行巡回演讲，其网站上也提供了较多的应用解决方案，可以缩短开发周期。”对于即将推出的几款器件，Sam表示，虽然这些是新的DSP，但其软件是一样的。比如C674x产品系列都是兼容的，以前C6000软件也可以在这个平台跑，同时C550x和C674x也可以在C640x上跑。如果周边存在一些不同兼容，德州仪器会相应地提供一些解决方案。

　　未来之战

　　低功耗的好处是显而易见的：产品可以不用过多顾及散热片的安排问题，将体积做到很小；同时也降低了相关成本。因此，也吸引了大多CPU厂商着重解决低功耗问题，比如ARM7的大多数控制器以及AVR、STM32等控制器的功耗都比较低，但只有德州仪器做到的是超低功耗。

　　当然，高性能似乎也意味着高成本，在谈及使用德州仪器低功耗产品的感受时，小丁在觉得性能优秀的同时，也感慨“芯片价格比较高，虽然也有比较便宜的，但管脚又相对较少。”

　　但是，工程师的选择都是为了设计出自己满意的佳作，所以当碰到高速算法、数据处理、控制时，仍然会毅然决然的选择性能更优的处理器。 想必，在未来的低功耗之战中，如何更好地平衡价格与性能的关系也应该是众商家不得不去思考的事情。