Российская R&D компания IntegrIT, работающая на рынке телекоммуникационных услуг более 7 лет, разработала математические пакеты цифровой обработки сигналов (ЦОС библиотеки) для ультрасовременных вычислительных ядер Cadence Tensilica семейства BBE (Base Band Engine).
Компания широко известна как поставщик готовых программных решений для рынка телекоммуникаций — движков для передачи аудио и видео по IP сетям (VVoIP) для компьютеров на базе Windows, Mac OS, Linux, а также смартфонов на базе Android и iOS. Распространение современных беспроводных стандартов передачи данных, рост скоростей передачи информации и усиление требований к использованию радиочастотного спектра диктуют новые подходы к проектированию аппаратного обеспечения телекоммуникационных устройств.
По сути, мы наблюдаем новый революционный этап в проектировании устройств, сравнимый с переходом от дискретных компонентов к интегральным схемам. Только сейчас в роли “транзисторов” выступают куда как более крупные блоки, так называемые IP cores. Это могут быть самые разнообразные компоненты, например контроллеры аппаратных интерфейсов или процессорные ядра. Еще совсем недавно роль таких ядер была ограничена в основном функциями управления остальными блоками, а обработка сигналов делалась либо на отдельных FPGA, либо требовала разработки специализированного VHDL кода. С появлением ядер Tensilica с производительностью до 40 миллиардов 16-битных умножений в секунду эта ситуация изменилась коренным образом. Ядра семейства BBE (Base Band Engine) разработаны для выполнения наиболее трудоёмких вычислений, возникающих при обработке радиосигналов в сетях GSM, WCDMA, LTE при передаче голосовых и видеопотоков, а также при передаче данных со скоростями 3G/4G. Теперь разработчики СБИС могут получить ультрапроизводительное ядро, занимающее минимальную площадь на кристалле, программируя его на привычном языке C.
Около года назад, компания Tensilica была поглощена лидером рынка средств проектирования СБИС – Cadence – и, таким образом, существенно расширила охват потребителей. Она производит несколько линеек ядер: D2, HiFi2/HiFi3, VectraLX, BBE16, BBE32UE, BBE32EP, BBE64EP и другие. Беспрецедентная производительность, минимальная площадь на кристалле и минимальное энергопотребление делают эти ядра чрезвычайно популярными, они уже лицензированы сотнями компаний по всему миру, и количество лицензированных ядер перевалило за триллион. Компания IntegrIT работает совместно с Tensilica/Cadence уже пятый год, обеспечивая ядра библиотеками ЦОС. Тесная кооперация между компаниями позволяет полностью использовать все возможности ядер, включая специализированные акселераторы. Эти библиотеки ЦОС успешно используются такими компаниями, как HiSilicon, Huawei, LG, Samsung, Dialog и другими. Сейчас настало время предложить продукцию IntegrIT и отечественному потребителю.
Компания IntegrIT предлагает готовые библиотеки ЦОС для всех ядер Tensilica, а также адаптацию их под специфические требования или разработку высокооптимизированных алгоритмов обработки сигналов для них. Библиотеки включают сотни модулей, предназначенных для реализации цифрового тракта передачи/приема, в том числе разнообразные фильтры, БПФ (в том числе и нестандартных размеров, например 1536), решатели систем линейных уравнений для MMSE эквалайзеров и оценивателей канала, MIMO SFD, мягкие QAM демапперы и проч. Функции достигают пиковой производительности ядер, например, с использованием библиотек от IntegrIT ядро BBE64EP на тактовой частоте 600 МГц способно обработать 13 млн. БПФ-128 в секунду или 35 млн. комплексных матричных QR разложений 4×4! Таким образом, библиотеки IntegrIT являются идеальным выбором для реализации беспроводных систем передачи информации со скоростями в десятки Мбит/сек.
Интересно, что компания IntegrIT, с одной стороны снабжает библиотеки богатым набором тестов и обеспечивает большое тестовое покрытие, а с другой, дает возможность пользователям запускать код не на целевом ядре, а на обычных компьютерам под управлением ОС Linux или Windows без использования симулятора ядра. Этот подход позволяет решить несколько серьезных проблем, встающих перед разработчиками.
Во-первых, следует отметить, что сложность алгоритмов обработки сигналов для беспроводных систем, в т.ч. для MIMO, достаточно высока. Такие системы должны работать в широком диапазоне входных воздействий, быть устойчивыми к интерференции, помехам, замираниям. Как следствие, для валидации необходимо как можно большую часть алгоритмов проверять на симуляционных моделях в средах таких, как Simulink. В том случае, когда существенная часть ПО пишется на VHDL, это крайне затруднено, а значит, возникает риск того, что алгоритмика не будет в достаточно хорошей степени оттестирована уже на ранних этапах разработки. Это может поставить под удар всю разработку, на которую потрачены десятки человеко-лет. С использованием языка С и библиотек ЦОС от компании IntegrITразработчики могут легко валидировать ПО обработки сигнала в привычных симуляционных средах – от Simulink и Matlab до Python и Fortran. При этом гарантируется 100% идентичное выполнение при переносе кода непосредственно в ядро на кристалле.
Во вторых, немаловажным вопросом, стоящим перед разработчиками СБИС, является энергопотребление. В ряде случаев именно оно может явиться конкурентным преимуществом. Библиотеки ЦОС для ядер Tensilica, с одной стороны, используя все возможности специализированных ядер, достигают пиковой производительности, а с другой, детально ее специфицируют для типичных случаев. Это позволяет на этапе раннего проектирования спрогнозировать такие важные показатели, как тактовая частота и рассеиваемая мощность кристалла.
В третьих, время выхода на рынок (для коммерческих продуктов) и время разработки (для продукции специального назначения) является одним из важнейших показателей эффективности. Для сокращения времени разработки сложных телекоммуникационных продуктов необходимо использовать крупные готовые блоки аналогично тому, как это происходит и в других отраслях экономики. Готовые библиотеки ЦОС от компании IntegrIT сокращают сроки внедрения, повышают степень интеграции и уменьшают инженерные риски.
В четвертых, не стоит забывать про программу импортозамещения. Не секрет, что в России пока не выпускаются процессоры обработки сигналов, способные удовлетворить требованиям LTE и подобных стандартов. Фактически, лицензируя ядра Tensilica, разработчики СБИС получают в свои руки готовые решения, которые они могут вставлять как кубики, в свои изделия. Тем самым уменьшается зависимость от импорта готовых FPGA, DSP и других компонентов для высокопроизводительной обработки сигнала от зарубежных компаний. Компания IntegrIT работает по программе импортозамещения и может предложить выгодные условия сотрудничества российским производителям микроэлектроники.
За годы работы с компанией Tensilica, сотрудники компании IntegrIT приобрели бесценный опыт и экспертизу в разработке алгоритмов цифровой обработки сигналов для использования в СБИС. Опыт, экспертиза и профессионализм специалистов IntegrIT гарантируют качественную и быструю разработку ПО для ядер Tensilica. Разработки компании IntegrIT позволяют связать в единую цепочку разработчиков цифровых стандартов передачи данных и производителей микропроцессоров, поскольку IntegrIT обладает практическим опытом в обеих областях. Такая рыночная ниша представляет уникальные возможности для создания высокотехнологичных решений на фоне общего мирового роста объемов производства изделий микроэлектроники.
Компания IntegrIT с оптимизмом смотрит в будущее, поскольку курс, взятый российским государством на локализацию производства высокотехнологичной продукции, полностью вписывается в стратегию развития компании.
