Memilih Antara Akselerator Hardware dan DSP: Panduan Praktis
Dalam dua tulisan pertama saya saya menjelaskan mengapa prosesor sinyal digital (DSP) semakin menggantikan akselerator hardware kustom (HWA). Artikel ini menawarkan kerangka kerja konkret untuk membantu Anda memutuskan apakah DSP atau HWA adalah pilihan yang tepat untuk proyek Anda berikutnya.
DSP unggul dalam aplikasi yang membutuhkan pekerjaan matematika yang berat—modem, audio, radar untuk kendaraan otonom, dan sistem navigasi satelit global (GNSS). Mereka dapat melakukan tugas pemrosesan sinyal yang sama seperti HWA yang didedikasikan, tetapi dalam perangkat lunak. Ini membawa dua keuntungan utama: fleksibilitas yang lebih besar untuk menyesuaikan standar yang berkembang dan kemampuan untuk menggabungkan beberapa akselerator pada satu prosesor, mengurangi biaya dan luas silikon.
Pertimbangkan GPS, GLONASS, Galileo, dan BeiDou. HWA GPS yang terkasir mungkin cepat, tetapi membatasi Anda pada satu konstelasi. Menjalankan algoritma yang sama pada DSP memungkinkan Anda mendukung keempat sistem tanpa merancang ulang hardware, cukup dengan memperbarui firmware.
Bagaimana DSP menandingi HWA kustom dalam hal kinerja? Mari kita melalui skenario umum: perangkat NB-IoT yang harus menyelesaikan semua pemrosesan lapisan fisik, kode kontrol L1, dan stack protokol dalam sub-frame 1 ms. Pada 100 MHz, prosesor memiliki 100.000 siklus untuk bekerja.
Untuk memperkirakan apakah DSP dapat memenuhi batas waktu ini, bekerjasama dengan vendor DSP embedded yang sudah menyediakan perangkat lunak yang sudah di-benchmark untuk aplikasi target Anda. Mereka akan memberi Anda kurva hitungan siklus—setiap titik menunjukkan siklus yang diperlukan untuk beban tertentu, dikaitkan dengan puncak siklus yang diizinkan pada frekuensi yang Anda pilih.
(Sumber: CEVA)
Kurva ini memungkinkan Anda melihat apakah frekuensi target Anda memberi cukup ruang gerak atau apakah Anda perlu menaikkan jam, memperhatikan bahwa frekuensi yang lebih tinggi meningkatkan luas dan daya.
Perkiraan daya sama sederhananya. Bagi beban kerja menjadi kode kontrol (logika umum) dan kode DSP (unit MAC paralel, operasi vektor). Bagi yang umum adalah 40 % kontrol, 60 % DSP. Jika vendor menyebutkan 2 mW untuk kontrol dan 4 mW untuk DSP pada 100 MHz, dan DSP Anda berjalan pada 50 % aktivitas rata-rata, daya rata-rata adalah:
(0,4 × 2 mW + 0,6 × 4 mW) × 0,5 = 1,6 mW.
Dengan perkiraan ini, Anda dapat dengan yakin menilai apakah DSP memenuhi target latensi dan daya Anda. Jika Anda memiliki cukup ruang gerak, Anda dapat memigrasikan lebih banyak fungsi ke DSP atau menambahkan fitur seperti GNSS multi-konstelasi. Jika tidak, Anda mungkin perlu meningkatkan frekuensi atau mempertimbangkan pendekatan hibrida.
Singkatnya, DSP menawarkan jalur yang fleksibel dan hemat biaya yang dapat bersaing atau melebihi akselerator hardware kustom, terutama ketika perlindungan masa depan dan pembaruan fitur cepat adalah prioritas.
