DSP新时代

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曾一度被视为电子领域小众技术的数字信号处理器 (DSP),正在音频、图像处理和众多新型传感器应用中蓬勃发展。
 
新型应用从语音激活、环绕声到千奇百怪的计算机产品涵盖广泛领域,如微软称为HoloLens的新型全息头戴设备。他们有一个共同特点:需要快速、高效的专用计算。
 
Cadence公司Tensilica业务部产品营销总监Neil Robinson指出:“如果需要进行大量处理,而且延迟是您的重要考虑因素,那么解决方案则是DSP。并行处理 (计算) 越多,需要减少的计算周期次数越多。减少的计算周期越多,能耗越小。”
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事实上,能耗是DSP具有新的吸引力的重要组成部分。这就是为什么现在越来越多的智能手机、手表和其他手持设备采用DSP。计算周期少意味着节省电耗,这样现有产品可以添加新功能。
 
因此,德州仪器 (TI) 等制造DSP的公司看到DSP在音频领域中的使用回潮。特别地,智能手机制造商正在用其在新的语音激活应用中处理信号。“音频突然之间再次变得很酷,”德州仪器目录处理器部产品营销经理Debbie Greenstreet说,“我们现在看到很多音频功能。它给消费者带来全新经验。”
 
全息影像奇迹
 
然而,DSP领域一大新闻是这项技术用在微软的Hololens中。HoloLens是DSP能力的终极样板,因为这款头戴设备的非凡功能实际上需要能够处理巨量信号数据的计算技术提供支持。
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HoloLens采用Windows 10操作系统,是一种无连线全息影像头戴设备,供家庭和办公用户以前所未有的方式与环境进行交互。虽然全息影像的确是游戏玩家的潜在天堂,但HoloLens远不止这种体验。它可以作为设计师的原型设计工具,使他们能够在三维空间中检查自己的工件。微软视频演示了设计师和汽车工程师如何使用这种产品,了解他们的零部件装配在大型机械总成中的效果。
 
在最近举行的“高效能芯片大会”(Hot Chips Symposium) 上,微软技术总监Nick Baker向与会开发人员介绍说:“不必在屏幕上旋转,然后使用3D打印机打印出来,您可以将影像投射到身旁的一个表面上,然后起身绕着它从任何角度观看。”
 
然而,实现这样的奇迹需要包括数字信号处理在内的混合计算能力。事实上,Baker说,微软的全息处理单元 (HPU) 采用12个计算节点,每个节点有两个Tensilica DSP内核,每秒可执行大约一万亿次像素运算。同时,运算处理速度提高近200倍,他补充说。
 
DSP采用单指令多数据 (SIMD) 并行计算模式完成其中大部分工作。在三维应用中,SIMD是系统确定其空间位置的关键。工程师说,这类3D计算采用DSP比诸如RISC处理器效果更好。“例如,在传统处理器上处理16个像素,可能需要32到40个周期,而DSP可在单个周期内完成所有处理,”Robinson说。“这是相当大的差别。”
 
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