高端嵌入式应用领域新主力——Synopsys的新超标量ARC HS处理器

用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置——嵌入式系统，在当前科技产业内得到广泛应用，尤其是物联网时代到来，在5G、企业家SSD、家庭网络、人机接口等应用领域内将成为主力。在高端嵌入式应用领域内，对处理器的要求更加苛刻。新思科技（Synopsys,Inc.，纳斯达克股票代码：SNPS）前宣布：推出适合高性能嵌入式应用使用的新DesignWare® ARC® HS4x和HS4xD处理器系列。

亮点：

• 新ARC HS4x和HS4xD处理器含双发射架构，与广受欢迎的ARC HS3x系列相比，可将RISC性能提升25%，同时还添加了2倍的DSP性能，并拥有节能的信号处理能力，适用于无线基带、声音/语音、中频段音频和嵌入式DSP应用

• ARC HS4xD处理器实现了扩展的ARCv2DSP指令集架构（ISA），其中含150多条DSP指令，因而可加速信号处理算法

• MetaWare 开发工具包简化了ARC处理器的编程，并增强了对双发射架构和DSP硬件的支持，从而最大程度地提升了性能，减小了代码量

• 最多支持4核的多核配置，且实现了L1一致性和L2缓存，可实现较高的处理性能

ARC HS44、HS46、HS48、HS45D和HS47D处理器具有单核、双核和四核配置，实施了双发射超标量架构，最高速度为每个内核6000DMIPS，是广受欢迎的ARCHS系列中性能最高的处理器。HS45D和HS47D还支持150多个优化的DSP指令，提供2倍的性能和独特的高性能控制和高效数字信号处理组合。为了方便利用新硬件特点和简化软件开发，MetaWareDevelopment Toolkit增加了双发射信道支持、丰富的DSP软件库和优化的C/C++编译器。ARC HS4x和HS4xD处理器专为满足固态硬盘（SSD）、无线基带、无线控制、家用网络、汽车控制和车载信息娱乐系统、多信道家庭音频、先进的人机接口（HMI）、工业控制和家庭自动化等各种高端嵌入式应用的功率、性能和面积要求而设计。

忆芯科技首席执行官Sky Shen表示：“我们的设计团队一直在承受压力，要让SSD控制器实现高性能，满足不断快速发展的企业市场。Synopsys的新ARC HS4x和HS4xD处理器将支持我们实现新的性能等级，同时限制功耗和芯片面积，而这对我们的应用十分重要。此外，ARC开发工具和生态系统将帮助我们加快软件开发工作和项目进度。”

林利集团首席分析师Linley Gwennap表示：“有越来越多的嵌入式应用需要将高性能RISC执行和高能效信号处理组合起来。Synopsys的新HS4xD处理器及其超标量架构和硬件DSP支持为设计人员提供了既能实施单独的CPU和DSP内核，又减少能耗和硅栅极的方案。”

可实现高端控制和嵌入式Linux功能的双发射HS4x系列

ARC HS44、HS46和HS48处理器采用了ARCv2指令集架构（ISA），可实现低功耗、小体积硅封装的高性能嵌入式设计。ARC HS4x系列具有高速10级双发射流水线，支持乱序执行，从而尽可能减少了处理器的空闲周期，尽可能增加了指令吞吐量。在典型的16-nmFinFET制程中，处理器可在2.5GHz下，提供高达每个内核6000 DMIPS的性能，同时仅需要0.06 mm²面积且功率低至37microwatts/MHz。精致的分支预测和ALU后置技术来降低加载到使用的延迟，提高了指令处理效率。HS4x处理器提供单核、双核和四核配置，速度最高可达到每集群24,000 DMIPS。HS46和HS48提供指令和数据缓存（每个缓存高达64 KB），完全支持一级（L1）缓存一致性。HS48还包含8MB的二级（L2）缓存和功能全面的内存管理单元（MMU），该单元支持对称多处理（SMP）Linux。像所有ARC处理器一样，所有的HS4x处理器都可配置，并实施了ARC处理器扩展（APEX）技术，从而支持添加自定义指令，以满足每个目标应用独特的性能、功率和面积要求。

使用HS4xD系列的高效DSP

HS45D和HS47D具有和HS4x一样的高端控制功能，还有对基带、音频、声音、语音和其他信号处理应用有用的额外DSP功能。为了加速数学函数的执行，HS45D和HS47D为设计人员提供了实施硬件整数分频器这一选项以及适用于64位乘积、乘积累加（MAC）、向量加减和可配置IEEE 754兼容浮点单元（单精度、双精度或两种精度）的指令。ARC HS4xD处理器与超低功耗ARC EmxD处理器兼容，并具有与其相同的指令集，因而在两个处理器系列间可以轻松迁移代码。

HS4xD处理器中高性能RISC和DSP功能的混合提供了高效的多信道音频处理功能，适合手机应用、家庭应用和车载信息娱乐系统应用。HS4xD可同步管理通信栈、文件系统支持等控制任务，同时还能提供信号处理带宽，支持音频解码、后期处理和基于语音的人机接口（HMI）处理。有越来越多的家庭需要这些任务来处理高性能无线流音响系统和声控助手。Synopsys和第三方合作伙伴携手提供经过HS4xD优化的音频/语音代码资产组合和后期处理软件。

MetaWare 开发工具包简化了HS4x/HS4xD处理器编程

ARC HS4x和HS4xD处理器系列拥有一个稳固的软硬件开发工具生态系统支持，其中包括MetaWare编译器/调试器、nSIM指令集模拟器、MQX实时操作系统（RTOS）和行业领军供应商提供的第三方工具、操作系统（包括Linux）和中间件。MetaWare开发工具包包括优化的DSP函数库，如FFT和DCT、FIR和IIR滤波器，以及向量和矩阵数据函数，允许软件设计人员从标准DSP构建块快速实施算法。该工具还包含开发语音代码使用的基于ITU-T的运行库。对于常规C代码，编译器能自动生成ARCv2DSP ISA指令，以提供最佳性能，包括引导的和自动的向量化优化。

Synopsys IP营销副总裁JohnKoeter表示：“我们看到，在SSD、无线控制和家用网络等嵌入式应用中出现了无数创新，且复杂性越来越高，因而嵌入式处理器的性能需要有显著提升。新的ARCHS4x和HS4xD处理器是ARC资产组合中性能最高的处理器，支持设计人员满足嵌入式设计所需的日益增长的控制和信号处理需求。”