晶心新聞

晶心科技推出超純量(Superscalar)系列處理器N15(F)、D15(F)

2017-10-02

AndesCore™ N15(F), D15(F) Block Diagram


【台灣 新竹】亞洲首家以原創性32/64位元處理器IP與系統晶片設計平台為主要產品的晶心科技 (Andes Technology,TWSE: 6533),推出一系列基於AndeStar™ V3架構、高效率的超純量(Superscalar)處理器 AndesCore™ N15/N15F/D15/D15F。其中N15採用基礎(Baseline)指令集, D15為N15加上數位信號處理(DSP)延伸指令集功能,而N15F與D15F分別是N15跟D15加上浮點運算單元(Floating Point Unit)。此一系列產品可應用在傳感器設備、智能儀表、生物識別、通信領域、音頻、語音、圖像處理、醫療器械、工業、無人機和汽車全球定位系統(GPS)、無人機、降噪(Noise reduction)及回音消除(Echo cancellation)等領域。

N15(F), D15(F)是具有雙發射管線(Dual-issue pipeline)的處理器,提供同級產品中最高的5.41 CoreMark/MHz效能。工作頻率方面,於40LP製程下可達500MHz並提供各種可配置選項,包括:可支援Linux作業系統的記憶體管理單元(MMU)、可應用在使用者存取區域資料控制的記憶保護單元(MPU);指令及資料的快取記憶體(Cache)及區域記憶體(Local memory)的大小,分別可支援到64KB及16MB,並且均具有錯誤更正碼(ECC)的功能選項有助於提升整體SoC的穩定度;內建符合IEEE-754標準規格支援單精度(Single-precision)及雙精度(Double-precision)的浮點運算單元(Floating Point Unit);數位信號處理(DSP)延伸指令集,定義了超過130個DSP及SIMD指令,於配合C/C++編譯器支援及超過200個優化的DSP程式庫時,可使應用數位訊號處理的程式開發更容易、更有效率。除此之外,64位元資料寬度的快取記憶體、區域記憶體及匯流排,可增加指令(Instruction)讀取和數據(Data)存取的頻寬,進一步提升效能。 這個系列的產品適用於嵌入式Linux、即時作業系統(Real-time OS)或無作業系統等多種不同效能需求的應用環境。

D15(F)系列的DSP指令,不僅具備包含飽合(Saturation)運算的一般常用DSP指令,還內建8位元及16位元的SIMD指令,可在單一時脈同時處理4個8位元或2個16位元的資料,大幅提升矩陣運算、濾波器、傅立葉轉換及統計方面的執行效能。另外,D15(F)系列也支援64位元的加減法及與乘法混合的運算,提供支援ZOL (Zero Overhead Loop)指令來消除迴圈分支的負擔,提高效率,以因應講求效能的各類多媒體應用需求。

晶心科技技術長兼資深研發副總經理蘇泓萌博士表示,D15(F)/N15(F)系列是基於6級非對稱式(Asymmetrical)雙發射管線架構設計的全方位處理器,兩條管線分別處理不同功能的指令。這種非對稱性的架構使用較少的硬體資源及更低的功耗,但在編譯器絕佳配合之下卻可達領先業界的效能。其中的乘法可在一個時脈完成32x32的運算或兩個16x16的運算。除法採用Radix-4的除法,比傳統的除法器最多可快14個時脈週期。另外,除了數位信號處理延伸指令集及浮點運算指令外,N15(F)/D15(F)並提供增進處理器效能的動態分支預測(Dynamic Branch Predication)及高效率的64位元AXI4 bus。在除錯方面,除了支援傳統的方式,還支援進階的追踪(Trace)模式,可將一段程式執行的過程記錄下來,讓除錯更有效率。

與業界同級的超純量產品相比,N15(F)/D15(F)的3.36 DMIPS/MHz效能高32%;於28HPM製程下,面積少20%、功耗省45%;在DSP主要應用功能的比較,在平均效能方面超出97%;而浮點運算單元的基準測試則有高於48%的表現。

總而言之,N15(F)/D15(F)整合優越的超純量硬體架構效能及內建的浮點運算單元,最佳化的編譯器及高效能的DSP程式庫,能充分滿足各種應用的需求,協助客戶縮短開發時間,輕鬆研發出具有競爭力的產品。D15F目前已授權給客戶用來設計多媒體晶片。