“魂芯一号”高性能通用数字信号处理器

“魂芯一号”高性能通用数字信号处理器

中国电子科技集团第三十八研究所“十一五”期间研制了我国第一款完全自主创新的高性能通用DSP“魂芯一号”（代号BWDSP100），并以用户为中心提供统一的集成开发环境。器件运算性能18GFLOPs，达到美国ADI公司同类产品TS201的4倍，满足了当前国防装备、仪器仪表、工业设备等领域对高端数字信号处理方面的要求。

通过该产品研制，该所提出了自主的Efficiency core系列通用DSP内核和BW32V1自主指令体系，突破了面向高性能嵌入式计算的高效体系结构、覆盖率驱动的正交分解自动化验证、ECS自主统一集成开发环境、深亚微米VLSI物理设计方法、BWCC自主高级语言编译器等多项重大技术成果；构建了高性能DSP前端设计平台、自动化软硬件仿真验证平台、高性能DSP后端物理设计平台、软件开发平台、测试与应用验证平台、面向VLIW的多簇C编译器设计框架等多个技术平台，为研制系列高性能通用DSP器件提供了扎实的技术保障。

“魂芯一号”是我国第一款从体系结构和指令体系开始，到设计实现、软硬件配套开发环境完全自主研发的高性能通用DSP。BWDSP100的研制成功，不但全面突破了高性能通用DSP研制的一系列技术瓶颈，而且在很大程度上缓解了我国在高端通用数字信号处理方面全部依赖国外器件的问题，为我国重大装备实现跨越式发展提供必要的基础条件。

该通用数字信号处理器件主要指标参数：内部存储单元，28Mbit；外部动态存储，DDR2；典型工作主频，300MHz；数据格式，32位浮点及16/32位定点；峰值运算能力，180亿次32位浮点运算/秒；数据通信能力，7.2GB/秒；调试方式，符合1149.1标准的JTAG接口；封装形式，BGA729；调试环境，统一的通用DSP器件全套编译开发环境ECS。

其自主指令系统配套软件技术指标：基于自主BWDSP100数字信号处理器指令系统，开发一套基于Linux操作系统和基于windows操作系统的BWDSP100统一软件开发平台，这个平台包括编译器、汇编器、反汇编、静态/动态链接器、仿真器、DEBUG、C编译器等软件工具链。基于自主BWDSP100指令系统和软件平台，结合特定应用市场需求，联合行业领域如雷达信号处理、电子对抗等软件厂商和应用单位，完善、定制、优化各个应用软件组件，开发出各种特定应用和通用形式的函数库，为行业应用提供高效开发环境。

BWDSP100器件在研制初期，就以市场已有的通用DSP为目标开展器件设计，其目标为运算能力全面超过TS201，以较高的性价比来实现最终目标。将程序运算结果和目前市场上AD公司产品TS201相比，其器件性能如下：

BWDSP100处理器（300MHz）性能相当于TS201（600MHz）性能的4 6倍。另外，FFT的运算周期还不包括FFT处理之后的求模运算，如果FFT之后再进行模值求取和相位求取运算，则TS201器件需要用与FFT运算基本相当的周期才能完成其基本运算，而BWDSP100器件所用时间基本上没有增加，换言之，如果考虑到求模、求相，则BWDSP100的性能相比TS201的优势更加明显。

“魂芯一号”从指令集、体系结构到设计实现均完全自主；配套集成开发环境ECS和硬件仿真器也完全自主研发，可以根据实际需求定制、添加特定功能，以更好地支撑整机发展。该处理器已经申请了12项发明专利、5项实用新型专利、10个软件著作权和一个集成电路布图保护。

BWDSP100是一款高性能通用DSP，可广泛应用于各类高性能信号处理领域。典型的整机装备应用包括：雷达、声纳、电子对抗等。