Незадача

В начале ноября Semiconductor Industry Association (среди основателей которой - Intel, LSI Logic, National Semiconductor, AMD, Motorola и др.) представила прогноз развития мировой полупроводниковой индустрии. В этом году продажи впервые превысят отметку в 200 млрд. долларов. Еще через три года (если все пойдет по плану) будет преодолена планка в 319 миллиардов. Доля рынка цифровых сигнальных процессоров (DSP) за это время вырастет с 6 до 13 миллиардов, динамических ОЗУ - с 31 до 52 млрд. долларов. А уже в этом десятилетии, по мнению главы LSI Logic Вильфреда Корригана (Wilfred J. Corrigan), общий объем продаж превысит один триллион долларов - в основном благодаря развитию глобальной системы коммуникаций.

Вот только будут ли тогда сигнальные процессоры? Или, вернее, останутся ли процессоры, которые можно будет назвать иначе? Уже сейчас при выборе платформы для обработки сигналов вам предложат универсальный процессор, микроконтроллер, FPGA, ну и, наконец, традиционный DSP. Выбирай любой, в зависимости от конкретной задачи.

При этом в ходу у разработчиков современных DSP уже знакомые всем термины - SIMD, VLIW, кластеры, суперскалярные и мультипроцессорные архитектуры. А секретное оружие сигнальных процессоров - команда умножения с накоплением и ее вариации - становится непременной принадлежностью самых распространенных микроконтроллеров и универсальных процессоров.

Недавний пример - объявленный в конце октября сигнальный процессор MSC8102. На одном кристалле объединены четыре 300-мегагерцовых ядра SC140, 1,5 Мбайт ОЗУ, 32-канальный контроллер DMA… Ядра организованы в кластер, и, по утверждению Motorola, число его элементов сдерживают только технологические (и наверняка маркетинговые) ограничения. По данным компании, вычислительная мощность процессора позволит реализовать на одном кристалле обработку 8 ADSL-каналов, более 60 универсальных каналов (voice/fax/modem) или более 80 каналов с компрессией голоса и подавлением эха. Размеры процессора не превысят 18x18 мм при выделяемой мощности менее 2 Вт. Осталось добавить, что шина этого процессора совместима с процессором PowerPC, а быстродействие - чуть меньше пяти миллиардов MACS. Хорошенький может получиться арифметический сопроцессор для «Маков»… Еще? Пожалуйста: компания Aspex освоила производство кристаллов с 1024 элементарными процессорами, за работой которых присматривает интегрированный SPARC-контроллер, и уже в феврале обещает выпустить чип VASP4096 с 4096 (!!!) элементарными процессорами. Расчетная производительность (при операциях с восьмибитовыми данными) должна достичь 128 млрд. операций в секунду.

Не исключено, что эти тенденции скоро начнут проецироваться в универсальные процессоры.

Итак, осталось добавить глаза и уши или, например, - вестибулярный аппарат. О прогрессе в этой области можно судить по картинке, взятой из собрания сочинений компании Analog Devices, прелюбопытная, надо сказать, подборка. На ней отображен прогресс микромеханических акселерометров по разрешению и чувствительности. Судя по тенденциям, к концу года датчики с разрешением в 0,1 mg и частотным диапазоном в десятки килогерц будут стоить несколько долларов на каждую из степеней свободы…

Итак, процессор обрастает средствами ввода информации, датчиками и прочими измерителями. Осталось добавить «мозги», то есть - программное обеспечение. И вот здесь ситуация, похоже, складывается непростая. Взять такую, казалось бы, простую вещь, как преобразование Фурье. В погоне за быстродействием и оптимизацией под многочисленные приложения безудержно плодятся разнообразные вариации FFT, - только на одной из страничек (см. статью Сергея Козлова) я насчитал около сорока программных пакетов.

Для полноты картины осталось перемножить число пакетов на число платформ, а потом вспомнить, что FFT - далеко не единственный алгоритм обработки сигналов.

Свой подход к решению кросcплатформной совместимости, основанный на байт-коде, предлагают разработчики FFTW. Юрий Романов прочит на роль универсальной кросс-платформы математику. Идея, без сомнения, хороша, но - необъятна сама математика: уверен, посади рядом двух специалистов из разных, далеких областей - вряд ли они (сразу) поймут друг друга. Что уж говорить о процессорах… Скорее, и в этой области восторжествует компонентный подход и Интернет (или все-таки Микронет?).

Как бы то ни было, все это решаемые проблемы, и мир окружающих нас вещей ожидают серьезнейшие и, может статься, необратимые перемены, одним из катализаторов которых станут сигнальные процессоры.

[i37019]