Digitaler Signalprozessor mit vier Kernen

Freescale möchte mit dem MSC8144 die Performance-Krone bei digitalen Signalprozessoren erobern. Gleich vier jeweils mit 1 GHz getaktete Kerne sollen zusammen bis zu 16.000.000.000 MAC-Befehle (Multiply Accumulate, 16 Bit, Festkomma) pro Sekunde abarbeiten und die Konkurrenz das Fürchten lehren. Das Spitzenmodell von Texas Instruments schafft nur halb so viele MAC/s.

Ob der Freescale-Prozessor aber in anderen Benchmarks ähnlich gut abschneidet, muss sich noch zeigen. Der reine MAC/s-Wert ist etwas praxisfern, da ein DSP unter Umständen viel Zeit mit dem Warten auf Daten verbringt. Damit das nicht zu sehr ins Gewicht fällt, spendiert Freescale den von Starcore zugekauften SC3400-Kernen zusätzlich zu ihrem integrierten L1-Cache (16 KByte Instruction- und 32 KByte Data-Cache) noch einmal 128 KByte gemeinsam genutzten L2-Cache für Instruktionen. Als besonderes Bonbon kann der Compiler den Code so erzeugen, dass Befehle nur einmal in den Cache geladen und dann auf allen vier Kernen simultan ausgeführt werden. Die Kerne können aber auch unabhängig voneinander arbeiten oder sich sogar einzeln schlafen legen, nicht aber ihre Frequenz herunterregeln.

Für Daten und Befehle, auf die die Kerne besonders oft und schnell zugreifen, stehen 512 KByte SRAM-Speicher bereit. Dieses M2-Memory – auch Scratchpad genannt – sitzt auf dem Chip und ist über einen Switch angebunden (25,6 GByte/s). Ebenfalls an diesem Switch hängen weitere 10 MByte M3-Speicher (6,4 GByte/s). Die Switches und alle nachgelagerten Einheiten arbeiten mit einem Takt von 400 MHz. Reicht auch der M3-Speicher nicht, müssen Daten auf externe DDR- oder DDR2-Chips ausgelagert werden.

Die Anbindung an die Außenwelt per Gigabit-Ethernet (2 X), seriell RapidIO (1x, 4x) oder Utopia (50 MHz) übernimmt die so genannte QUICC-Engine. Diese Einheit besitzt zwei eigene 32-Bit-Prozessoren und entlastet die CPU von der Verwaltung des Netzwerk-Stacks. Sie kommt auch bei den PowerPC-Prozessoren zum Einsatz.

Die enge Kopplung von Speicher und Rechenwerk ermöglicht den Signalprozessoren, Video- oder andere Datenströme effizient zu bearbeiten. Der MSC8144 soll laut Angaben von Freescale ein HD-Video (H.264, 720p, 384 KBps) oder 20 MPEG-4-Ströme (CIF, 384 KBps) in Echtzeit De- und wieder Enkodieren können. Die Leistungsaufnahme soll dabei mit rund 5,5 Watt recht niedrig sein. Freescale sieht in erster Linie Voice-over-IP- und Video-Switches als Einsatzgebiet für ihr neues Flaggschiff. Die Chips sollen Anfang des dritten Quartals auf den Markt kommen; der Preis ist noch nicht bekannt. (bbe)