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Un noyau DSP configurable de petite taille

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L'APE2 de Cambridge Consultants


Les noyaux DSP (processeurs de traitement numérique de signal) sont aujourd'hui au cœur de bon nombre de circuits spécifiques (Asic) et de systèmes sur une puce (SOC). Néanmoins, ' la plupart d'entre eux sont conçus pour des applications de haut de gamme et pas pour les réalisations économiques produites en grande série. D'où, bien souvent, la nécessité de développer des noyaux sur mesure ', constate Nick Horne, porte-parole de Cambridge Consultants.

Le noyau APE2, que cette société britannique vient de mettre au point, vise précisément à combler ce manque. Ce DSP de type VLIW (Very Long Instruction Word) brille d'abord par sa compacité : ' un design sur 16 bits est possible avec seulement 7 000 portes '. Il étonne ensuite par sa puissance : ' En le configurant de façon à ce qu'il exécute 10 opérations en parallèle à chaque cycle, on obtient une puissance de calcul de 1 Bops (milliard d'opération par seconde) à la fréquence d'horloge de 100 MHz '. Et cela avec une surface de puce dont le coût de fabrication ne devrait en principe pas dépasser quelques centimes d'euro.

Comment cela est-il possible ? Principalement grâce à la structure de ce noyau, qui permet de modifier aisément le chemin de circulation des données d'un module de traitement à l'autre, y compris entre deux instructions successives. Les concepteurs peuvent ainsi créer des  structures de calcul optimisées en fonction de chaque instruction ou sous-programme.

Il est possible, par exemple, d'opter dans un premier temps pour un montage en parallèle des modules arithmétiques de façon à accélérer la prise en compte de certaines données rapides (audio…), puis de reconfigurer l'ensemble si les données à manipuler présentent par la suite une plus faible bande passante (entrées de capteurs…)..

' Associés de la sorte, le routage dynamique des données et la reconfiguration matérielle apportent une très grande liberté de conception. Cette liberté peut être mise à profit pour concevoir des produits plus polyvalents ', insiste Cambridge Consultants. Le designer peut ainsi programmer ce noyau de façon à ce qu'il puisse traiter différents types de modulations radio, ou encore ajouter certaines fonctionnalités à des produits existants et raccourcir d'autant le temps de mise au point et de commercialisation d'une extension de gamme.
Parmi les applications typiques de l'APE2, Cambridge Consultants cite la radio logicielle, les systèmes intégrés de capteurs, l'instrumentation industrielle, les équipements audio, l'électroménager et les jeux.

La bibliothèque de modules de traitement APE2 comprend des unités de types MAC (multiplication-accumulation), ALU (arithmétique et logique), FFT (transformée de Fourier rapide). Elle comprend également des modules de conversion de coordonnées (cartésiennes/polaires), des séquenceurs, des registres d'entrées/sorties et des interfaces mémoire.

Un ensemble complet d'outils est fourni sous licence pour tout ce qui a trait à l'intégration matérielle de l'APE2, à la génération du code source Verilog et à la simulation graphique.

Pour en savoir plus :
http://www.cambridgeconsultants.com/asic_processors.shtml

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