閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

4月23日,中國電科38所在福州舉行的首屆數字中國建設峰會上發佈了實際運算性能業界同類產品最強的數字信號處理器——“魂芯二號A”。該芯片由38所完全自主設計,在一秒鐘內能完成千億次浮點操作運算,單核性能超過當前國際市場上同類芯片性能4倍。

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

魂芯二號A芯片

高性能芯片被譽為“工業糧草”,代表了一個國家信息技術水平。一直以來,我國在高性能數字信號處理器(DSP)方面始終依賴進口。 12年前,38所就開始進入數字信號處理器芯片領域。2012年,該所推出我國自主研發的首款實用型高性能浮點通用DSP芯片——“魂芯一號”,性能高於同期市場同類DSP芯片4~6倍,併成功應用在我國空警-500預警機雷達等多個國防科技裝備上,成為我國首款廣泛應用於國防科技裝備的高端自主數字信號處理器。

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

空警-500 預警機

“魂芯二號A”採用全自主體系架構,研發歷時6年,突破了控制器設計等多個技術難題,獲得國家技術發明專利、軟件著作權等科技成果30餘項;擁有當前業界性能最強的DSP核,實現了對國內外同類產品性能指標的超越。相對於“魂芯一號”,“魂芯二號A”性能提升了6倍,通過單核變多核、擴展運算部件、升級指令系統等手段,使器件性能千億次浮點運算同時,具有相對良好的應用環境和調試手段;單核實現1024浮點FFT (快速傅里葉變換)運算僅需1.6微秒,運算效能比德州儀器(TI)公司TMS320C6678高3倍,實際性能為其1.7倍,器件數據吞吐率達每秒240Gb。

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

TMS320C6678芯片參數:8核C66x、主頻1G、ROM 256M、RAM 2G

作為通用DSP處理器,“魂芯二號A”將廣泛運用於雷達、電子對抗、通信、圖像處理、醫療電子、工業機器人等高密集計算領域。目前,正在多種重大裝備以及圖像處理領域中推廣使用。

中國電科首席科學家、“魂芯二號A”總設計師洪一介紹,“魂芯二號A”的推出,使得軟件無線電從理想走向現實,芯片功能逐漸取決於軟件算法的更新成為可能,為我國建立自主體系高端DSP產品譜系奠定堅實基礎。

明昊觀察

DSP芯片也許大家都不太熟悉,這裡簡單介紹一下:DSP是一種專業處理芯片,主要負責處理運算量龐大複雜的數字信號,比如離散變換、調製解調等。比較典型的計算是傅里葉變換:

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

傅里葉變換

傅里葉變換在物理學、電子類學科、數論、組合數學、信號處理、概率論、統計學、密碼學、聲學、光學、海洋學、結構動力學等領域都有著廣泛的應用(例如在信號處理中,傅里葉變換的典型用途是將信號分解成頻率譜——顯示與頻率對應的幅值大小)。

我們常用的CPU如x86架構的intel酷睿和arm架構的高通驍龍處理器也能進行這些運算,但是這些CPU並沒有專用的處理單元,只能通過安裝相關軟件進行計算,速度非常慢,難以滿足專業應用場景下比如通信、監控、探測等所需的高效率運算。

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

通用CPU和專用處理器的應用場景是不一樣的

這種芯片的典型運用場景就是雷達信號處理。大家都知道現代雷達的主流是相控陣雷達。相控陣雷達的特點就是包含大量的信號接收和發射單元,需要強大的處理系統來分別控制這些單元進行雷達波的發射和接收,並利用雷達波的相互疊加效應來實現以前使用機械方式實現的波束方向和強度控制。然後再將收到的回波進行數模轉換和分析,發現異常信號並進行識別和分類。

有了高速的專用處理器,就可以支持相控陣雷達進行更高效的工作,並在雷達本身性能受限(比如雷達陣元數量、大小和功率等)的情況下提高其分辨能力和反應速度。這種高速芯片的生產和應用,是中國各種反隱身雷達遍地開花、預警機領先歐美的關鍵所在。

閃開!讓專業的來:中國發布最強DSP芯片 超國外四倍

中國的遠程警戒雷達,大家可以數數雷達陣列上的單元數量

現在看看國產機電設備曝光初期,網絡上冒出來的各種懷疑之聲是多麼膚淺可笑。

當然,這是在軍用領域的芯片。在民用領域,DSP芯片也廣泛應用在通信基站、影音設備、醫療設備、智能監控等有大規模數字計算的領域,只不過都用不到這麼高的計算能力。如果38所能在這顆最強芯片的基礎上開發個簡化版,降低價格,再提供一套完善的開發工具軟件,進軍民用市場就更好了。


分享到:


相關文章: