“魂芯一號”高性能通用數字信號處理器

“魂芯一號”高性能通用數字信號處理器

中國電子科技集團第三十八研究所“十一五”期間研制了我國第一款完全自主創新的高性能通用DSP“魂芯一號”（代號BWDSP100），并以用戶為中心提供統一的集成開發環境。器件運算性能18GFLOPs，達到美國ADI公司同類產品TS201的4倍，滿足了當前國防裝備、儀器儀表、工業設備等領域對高端數字信號處理方面的要求。

通過該產品研制，該所提出了自主的Efficiency core系列通用DSP內核和BW32V1自主指令體系，突破了面向高性能嵌入式計算的高效體系結構、覆蓋率驅動的正交分解自動化驗證、ECS自主統一集成開發環境、深亞微米VLSI物理設計方法、BWCC自主高級語言編譯器等多項重大技術成果；構建了高性能DSP前端設計平臺、自動化軟硬件仿真驗證平臺、高性能DSP后端物理設計平臺、軟件開發平臺、測試與應用驗證平臺、面向VLIW的多簇C編譯器設計框架等多個技術平臺，為研制系列高性能通用DSP器件提供了扎實的技術保障。

“魂芯一號”是我國第一款從體系結構和指令體系開始，到設計實現、軟硬件配套開發環境完全自主研發的高性能通用DSP。BWDSP100的研制成功，不但全面突破了高性能通用DSP研制的一系列技術瓶頸，而且在很大程度上緩解了我國在高端通用數字信號處理方面全部依賴國外器件的問題，為我國重大裝備實現跨越式發展提供必要的基礎條件。

該通用數字信號處理器件主要指標參數：內部存儲單元，28Mbit；外部動態存儲，DDR2；典型工作主頻，300MHz；數據格式，32位浮點及16/32位定點；峰值運算能力，180億次32位浮點運算/秒；數據通信能力，7.2GB/秒；調試方式，符合1149.1標準的JTAG接口；封裝形式，BGA729；調試環境，統一的通用DSP器件全套編譯開發環境ECS。

其自主指令系統配套軟件技術指標：基于自主BWDSP100數字信號處理器指令系統，開發一套基于Linux操作系統和基于windows操作系統的BWDSP100統一軟件開發平臺，這個平臺包括編譯器、匯編器、反匯編、靜態/動態鏈接器、仿真器、DEBUG、C編譯器等軟件工具鏈。基于自主BWDSP100指令系統和軟件平臺，結合特定應用市場需求，聯合行業領域如雷達信號處理、電子對抗等軟件廠商和應用單位，完善、定制、優化各個應用軟件組件，開發出各種特定應用和通用形式的函數庫，為行業應用提供高效開發環境。

BWDSP100器件在研制初期，就以市場已有的通用DSP為目標開展器件設計，其目標為運算能力全面超過TS201，以較高的性價比來實現最終目標。將程序運算結果和目前市場上AD公司產品TS201相比，其器件性能如下：

BWDSP100處理器（300MHz）性能相當于TS201（600MHz）性能的4 6倍。另外，FFT的運算周期還不包括FFT處理之后的求模運算，如果FFT之后再進行模值求取和相位求取運算，則TS201器件需要用與FFT運算基本相當的周期才能完成其基本運算，而BWDSP100器件所用時間基本上沒有增加，換言之，如果考慮到求模、求相，則BWDSP100的性能相比TS201的優勢更加明顯。

“魂芯一號”從指令集、體系結構到設計實現均完全自主；配套集成開發環境ECS和硬件仿真器也完全自主研發，可以根據實際需求定制、添加特定功能，以更好地支撐整機發展。該處理器已經申請了12項發明專利、5項實用新型專利、10個軟件著作權和一個集成電路布圖保護。

BWDSP100是一款高性能通用DSP，可廣泛應用于各類高性能信號處理領域。典型的整機裝備應用包括：雷達、聲納、電子對抗等。