高性能多媒体应用的SH7786系列双核处理器

2008-02-17 23:56:54来源: 互联网
− 利用双核SH-4A高性能32位CPU内核实现1920 MIPS的卓越性能 −


东京,2008年1月31日—瑞萨科技公司(Renesas Technology Corp.)今天宣布,开发出了采用双内核SH-4A CPU构建的双核处理器的SH7786系列。SH7786适用于高性能多媒体应用,尤其是像汽车导航系统这样的汽车信息系统(CIS)。它集成了两个瑞萨科技的SH-4A高性能CPU内核,可实现高达1920 MIPS(每秒百万指令)*1 的卓越处理能力(CPU工作频率为533 MHz时)。

该系列中的第一个产品采用90 nm工艺制造,目前已交付样品给特定的汽车电子厂商。下一个产品将采用65 nm工艺制造,目前正在开发当中。与90 nm工艺相比,65 nm工艺将有助于降低功耗和提高性价比。样品交付将从2008年10月在日本开始。该器件将在2009年提供给消费及工业客户。

SH7786系列的两个CPU内核采用了成熟的SH-4A内核,它是32位SuperH* RISC*3 单片机中最强大的CPU内核,新增加了支持双核配置的内核架构。SH7786系列支持对称多处理(SMP)和非对称多处理(AMP)*4,两个CPU内核能以并行处理方式处理单任务,从而改善效率。这将实现1920 MIPS的最高处理性能(工作在533 MHz时)。SH7786能够进行复数数据的高速处理,以满足具有图形显示能力、高质量音频回放和图像识别等功能的新一代汽车导航系统的需求,同时还可以降低功耗

SH7786系列的另一个主要特点是简化了多核产品的系统开发。当开发一个多核产品时,具有不同特点和功能的独立系统(域)被分配到每个CPU内核,而一个分布式功能系统设计的CPU内核需要以集成的方式实现互操作和功能。SH7786群采用瑞萨科技开发的技术,可支持分布式功能系统(用于多域操作系统和防止这些操作系统之间干扰的互操作性技术的通信接口技术)的构建。这将有助于开发人员使用现有的用于单操作系统的软件资源,并可以在短时间内建立一个多核分布式功能系统。这些技术还支持不同操作系统的高可靠性同步运行。

未来,瑞萨科技计划利用这一技术开发更多的多核产品,包括四个CPU内核和双核片上系统(SoC)产品的处理器,可以完成图像处理等大多数汽车导航系统所需要的功能。

< 产品背景 >

自从瑞萨科技建立以来,就一直致力于三个重要领域之一的汽车半导体业务(汽车、移动和个人电脑/音视频)。在日本市场,瑞萨科技在了汽车导航系统、引擎/变速器、仪表和气囊等领域的半导体器件占有率第一* 5。瑞萨科技在汽车导航系统单片机市场占有特别大的份额:日本为80%,全球为60%*5。这些器件已用于在日本和国际上销售的各种产品。瑞萨科技提供满足CIS领域广泛用户需求的各种产品,例如汽车导航系统。这些产品包括一系列高性能处理器,配合图像处理器(用于地图绘制等功能)组成功能强大的芯片组,以及一系列高性能SoC产品,以单芯片方案完成包括图像处理等汽车导航系统所需全部功能。

尽管如此,如汽车导航系统CIS等高性能多媒体系统,现在集成了比以往任何时候都更加丰富的功能,所以需要更高的性能。除了采用2 D和3 D图形进行复杂的地图绘制外,许多系统还具备了音视频功能等娱乐功能。未来,与安全有关的复杂信息处理能力将逐渐增加,如图像识别。更高水平的多媒体处理能力也将称为车载集成信息系统的核心功能。未来的处理器或SoC产品将必须提供高水平的性能,具有处理大量数据的能力。不过,由于增加的功耗,实现性能提升所需的更加精细的制造工艺或更快的运行速度就成为了一个问题。

实现高性能及低功耗的一种方法是在单芯片上集成多个CPU。这种多核技术是一种真正的需求,通过并行或分布式配置在多核系统上进行数据处理,提高性能。

瑞萨科技是多核技术的早期采用者,在2007年4月就发布了其第一款通用双核微控制器产品(每个都集成了两个CPU内核)。瑞萨科技还开发了有四个SH-4A CPU内核,最高处理性能达4,320 MIPS(工作在600 MHz时)的原型芯片。目前,新开发的使用SH-4A CPU内核的双核处理器SH7786系列采用了瑞萨科技的多核技术,适用于CIS等要求高性能的多媒体处理应用。

< 产品细节和功能 >

SH7786系列集成了两个SH-4A CPU内核。SH-4A是一个由CPU和浮点运算单元(FPU)组成的32位精简指令集(RISC) CPU内核,它与瑞萨科技的SH-1、SH-2、SH-3和SH-4单片机在指令集后下兼容。这个双SH-4A CPU内核最新用于一个支持双核配置的内核架构,该双核支持对称多处理(SMP)和非对称多处理(AMP),可为开发人员提构建系统提供足够的灵活性。

可以针对每个CPU独立设置时钟频率和低功耗模式,从而最大限度地降低功耗,同时满足处理负载变化的要求。

SH7786群的主要功能概括如下。

(1) 1920 MIPS卓越处理能力的高性能双SH-4A CPU内核
  SH7786群集成了双SH-4A CPU内核,在533 MHz条件下每个内核的处理性能为960 MIPS,可实现1920 MIPS的最高处理性能。它具有高速处理复数数据的能力,可满足图形显示能力、高质量音频回放和图像识别等新一代汽车导航系统的功能要求,同时也降低了功耗。
每个CPU内核都采用了533 MHz最高工作频率的内置浮点处理单元(FPU)。这些FPU支持单精度和双精度算术运算,可实现7.46 GFLOPS(每秒十亿次浮点运算)单精度处理能力。它是处理静止图像或MPEG视频的高速和高质量编解码器的理想选择。
这两种技术有助于使用多核器件简化分布式功能系统的开发。构建SH7786双核处理器系统时,可以利用最初在单SH-4A CPU内核上开发的现有软件资源,进而缩短所需的开发时间。利用这些技术还可高可靠性地运行多个操作系统。
(2) 迅速开发采用多核技术并支持高度稳定工作的分布式功能系统
  在采用多核器件的分布式功能系统中,具有不同特性和功能的独立子系统叫做域。SH7786群采用集成多个域操作系统的EXREAL-ExARIA通信接口(域互操作)技术和EXREAL-ExVisor,后者是一种可防止多个域* 6 操作系统间冲突的技术。
这两种技术有助于使用多核器件简化分布式功能系统的开发。构建SH7786双核处理器系统时,可以利用最初在单SH-4A CPU内核上开发的现有软件资源,进而缩短所需的开发时间。利用这些技术还可高可靠性地运行多个操作系统。
(3) 实时回溯有助于降低软件开发负担
  在系统开发期间,客户需要经过一个调试过程以消除软件错误。这包括检查“跟踪”以确定软件是否在安装的处理器上正确执行。SH7786群双核处理器具备H-UDI(用户调试接口)和AUD(先进用户调试器)片上调试功能。两者均支持实时调试和处理器最高工作频率下的跟踪功能。其他产品如全功能仿真器有助于灵活的调试,消除客户的软件开发负担。
(4) 用于高速数据传输的片上PCI Express总线接口
  PCI Express是一个串行I/O总线接口,支持大容量数据传输。SH7786内置多个PCI Express总线接口,可设置为一至四通道*7 操作,实现高达800 MBps的高速数据传输,用于连接外部存储器或其他配备多个PCIExpress总线接口的器件,同时还具有通道间的高速数据传输功能。
例如,可以通过连接符合PCI Express总线连接规范的高性能外置显示设备实现高水平的显示能力。此外,只要支持PCI Express总线接口,就可以使用现有的便宜而标准化的外设。这将有助于实现灵活的扩展,同时可以降低总系统成本。

< 其他产品信息 >

SH7786群的双SH-4A CPU内核支持对称多处理(SMP)和非对称多处理(AMP)。在SMP情况下,通过一个侦听控制器处理CPU内核间的高速缓存更新数据交换,以保持CPU内部高速缓存的一致性。此外,每个CPU可以独立设置时钟频率和低功耗模式,从而可以对应负载变化最大限度地降低功耗。

每个CPU内核都有内部高速缓存,其中32 KB为四路集联指令高速缓存,32 KB为四路集联数据高速缓存。缓存一致性有助于实现高速软件处理。

此外,每个CPU还有用于高速指令提取的8 KB RAM和用于高速数据存取的16 KB RAM。通过在这些RAM区域存储异常处理程序可以使系统实时性能得到全面提高。除了上述的PCI Express总线接口,SH7786群还可支持USB 2.0高速(480 Mbps [每秒兆位])主/从。这简化了带有USB功能的系统的开发,而且不需要专用的外部USB 2.0控制器。SH7786群还集成了一个符合IEEE 802.3*9标准的媒体存取控制器(MAC)*8。这将有助于实现连接10/100 Mbps以太网的功能。

开发环境包括配备多核片上调试功能的仿真器E10A-USB,它可提供包括同步执行、同步中断和单CPU中断及重新执行等一系列灵活的同步和单CPU调试功能。此外,采用多核的E200F全规格仿真器可提供多核跟踪功能。在使用该开发环境时,可以减少软件开发人员的工作量。

以SH7786群作为基础,瑞萨科技将继续开发可满足各个领域的先进外设功能,发布满足不断发展的市场需求的新产品。

注释 1. 每秒百万指令(MIPS):表示CPU处理性能的一个单位。每秒处理一百万条指令的能力为1 MIPS。数字越大,CPU的处理能力越高。
2. SuperH™是瑞萨科技公司的商标。
3. 精简指令集计算机(RISC):旨在利用精简指令集实现简化的硬件配置来提高处理速度的一种CPU设计理念。
4. 对称多处理(SMP)和非对称多处理(AMP):SMP是一个多处理器计算机架构,其中有两个以上同时运行相同操作系统的相同的CPU内核,AMP是分别运行不同操作系统或独立版本操作系统的两个以上相同CPU内核的多处理器计算机架构。
5.
市场份额数字是瑞萨科技的估计。
6. EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor:与日立有限公司合作的这些技术是为使用多核器件的分布式功能系统的开发人员开发的。它们是Exreal Platform™ 的一部分,是一个覆盖从瑞萨科技的系统级芯片(SoC)器件开发到客户的系统开发进程的集成解决方案。(Exreal Platform™ 是一个“母平台”,可作为开发独立特定领域平台的基础)。
7. 一条通道:使用两条信号线来执行双向的数据传输,每个驱动器和接收器使用一组数据线,总共需要四条信号线。PCI Express采用点对点串行数据传输,在物理层每个方向包括两条信号线,因此双向数据传输的最低配置需要四条线。这种最低配置称为一条通道。
8. 媒体存取控制器(MAC):数据链路层中的最低子层。它规定了作为帧发送和接收的方法、帧格式和数据错误检测等方面的内容。
9. IEEE 802.3:IEEE 802是美国电气和电子工程师协会(IEEE)内的局域网(LAN)标准化委员会。IEEE 802.3是采用CSMA/CD的10/100 Mbps以太网局域网标准。CSMA/CD代表“采用冲撞检测的载波侦听多路访问”协议,利用它可以在发送数据之前和传输中断一定时间时发现存在或不存在载波,如果发现传送期间的冲突可以进行恢复。

* 其他提及的产品名称、公司名称或商标均为其各自所有者拥有。

< 典型应用 >

  • 汽车导航系统、游戏机、数字家庭电子产品、工业设备,等等。

< 规格 >

项目
SH7786规格
电源电压 1.00 V(内部),1.8 V(PCI Express),3.3 V(I/O)
最高工作频率 533 MHz x 2
最高处理性能 1920 MIPS,7.46 GFLOPS(533 MHz条件下工作)
CPU内核 SH-4A x 2
工作温度范围 -40 至 85ºC
片上RAM  高速RAM 高速RAM: (8 Kbytes + 16 Kbytes) x 2
外部总线接口
  • 本地总线状态控制器:
    支持连接SRAM、突发ROM,等等。
    支持MPX总线和PCMCIA接口。
  • PCI Express总线控制器:
    作为PCIe根端口或端点运行。
    支持两条虚拟通道 (VC)
  • USB控制器:
    USB 2.0接口
    端口:2(1个主/从端口,1个主机端口)
    主机:支持EHCI ver. 1.0和OHCI ver. 1.0a
    功能:支持USB 2.0的片上设备控制器控制器
    传输速度:高速/全速
  • 以太网控制器:
    符合IEEE 802.3u的MII接口(没有PHY)
    支持帧发送/接收
    支持10/100 Mbps数据传输
    魔术包检测
    流量控制(IEEE 802.3x/背压流控)
    片上DMA控制器
主要片上外设功能 显示单元854×480点(最高)
直接存储控制器 × 12通道
带有FIFO的串行通信接口×6通道(最高)
定时器×6通道
音频接口
中断控制器

关键字:性能  多媒体  媒体  应用

编辑:吕海英 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/car/200802/article_17927.html
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