CORE TECHNOLOGY

核心技术

专用处理器（ASIP ——Application Specific Instruction-set Processor ）

      专用处理器ASIP（Application Specific Instruction set Processor）是一种专用于某一应用领域的可编程集成电路模块。它对一个应用域内的核心功能提供加速，并在这个应用域中提供足够的灵活性。因为它不需承担所有通用处理器的处理功能，所以专用处理器的结构相对简单，设计相对容易。同时，专用处理器的性能可比普通处理器的性能高出一个数量级。

      CPU指令支持各种各样的未知应用，因此只能提供基本操作（+，-，x，逻辑运算，数据搬移，和程序跳转）。ASIP支持已知应用，其指令可以在权衡性能和灵活性时加速算法（如矩阵行列乘法或radix8 FFT蝶形运算）。因此，ASIP单指令性能大大高于CPU指令性能，同时，专用处理器只适用于限定的应用域。

    ASIP将其处理器技术定位在通用处理器（GPU）和专用集成电路（ASIC）之间。因此，ASIP既具有灵活的可编程性，又具有与ASIC类似的功耗和效率。             

    ASIP将其处理器技术定位在通用处理器（GPU）和专用集成电路（ASIC）之间。因此，ASIP既具有可编程性的灵活性，又具有与ASIC大致相同的功率效率。             

    在高端通信系统中，功能集成电路应同时支持多种模式和标准。如果我们简单地将多个非可编程硬件功能模块集成到一个集成电路中，硅面积将会很大。例如用于多模手机或无线接入卡的传统基带芯片，各系统的功能难以被映射到同一模块共享硬件，因此其硅面积很大。ASIP的一个优点是硬件重用。通过在一个可编程ASIP上运行不同的软件，可以将多个应用程序映射到一个硬件模块上。因此，它的硅面积、成本、和功耗大大低于多模不可编程集成电路。

   因为硬件和固化软件的设计可以并行进行，ASIP的设计时间相对短。相比ASIP，非可编程ASIC的设计时间则长很多。当基于已有ASIP改进设计，或高层综合ASIP时，ASIP的设计时间更短。这是因为设计更新和综合主要集中在软件的修改。因此，新兴的ASIP必将成为高端嵌入式系统中的主流组件。

   在嵌入式系统中，通用CPU（中央处理器）、矢量处理器、ASIP、ASIC和FPGA五种芯片（模块）的优缺点总结如下：

总结：

（1） ASIP指令集在应用域内实施优化，加速指令的处理能力得到了极大的提高。与通用处理器相比，ASIP在执行时间、功耗、和降低成本方面都有很大的改进与提升。ASIP的性能可设计到接近极限。高性能、低功耗的特点为未来的基站等系统提供了强有力的支持。

（2） ASIP的设计覆盖了应用域中的所有功能，而不仅仅是针对单个应用加速。因此，其灵活性是足够的。基于这种灵活性，与ASIC的设计相比，开发成本（包括后期升级成本）将大大降低。

（3） ASIP可为开发者提供足够的编程支持。因为仅需要支持应用域内的编程，编程工具和编程方法也可以是特定的，相对简单的，并且容易实现的。

人类对计算性能的要求不断提高。摩尔定律已经饱和了；未来的机会是在优化架构时在专业化和灵活性之间的权衡。在高端通信、高端多媒体和娱乐系统中，ASIP必将取代不可编程ASIC。ASIP将在未来的嵌入式市场中发挥主导作用。