Thông qua việc thực hiện đề tài “Thiết kế lõi vi xử lý tín hiệu số (DSP) theo định hướng ASIC, tích hợp các bộ tăng tốc phần cứng với tập lệnh chuyên dụng hỗ trợ ứng dụng xử lý âm thanh và hình ảnh” do Sở KH&CN TP Hồ Chí Minh tài trợ kinh phí, nhóm nghiên cứu vi mạch UIT-VLSI thuộc Trường Đại học Công nghệ thông tin (Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh) đã nghiên cứu thiết kế và mô phỏng thành công lõi DSP 32-bit VLIW có khả năng thực thi song song đồng thời 4 lệnh với tập lệnh linh động hỗ trợ mạnh mẽ các ứng dụng xử lý tín hiệu số.

Lõi DSP này đã được ASIC hóa thành công trên công nghệ 90 nm. Kết quả cho thấy lõi ASIC này có thể hoạt động với tần số tối đa là 140 MHz. Bộ đồng xử lý (coprocessor) thực hiện việc tính toán FFT 2048 điểm với dữ liệu ngõ vào là âm thanh 16-bit. Lõi FFT có thể hoạt động độc lập với lõi DSP thông qua DMA hỗ trợ. Kiến trúc FFT được thực thi là Radix-2 MDC (Multi-path Delay Commutator). Tần số đáp ứng đạt hơn 100 MHz với critical path 9,023 ns. Lõi cho tốc độ tính toán lên đến 1765,5 MB/s. Đánh giá độ chính xác cho thấy, sai số bình phương tích lũy MSE = 0,04674. Nhóm nghiên cứu cũng đồng bộ xử lý việc tính toán DCT 8-điểm cho 1 chiều, và 8x8 điểm cho 2 chiều. Dữ liệu ngõ vào là hình ảnh mức xám 8-bit grayscale. Lõi DCT có thể hoạt động độc lập với lõi DSP thông qua DMA hỗ trợ. DMA cho phép hai chế độ đọc/ghi dữ liệu 1 chiều hay 2 chiều, giúp lõi DCT có hai chế độ hoạt động tính toán khác nhau. Kiến trúc DCT được chọn là CORDIC-based DCT. Tần số đáp ứng đạt hơn 100 MHz với critical path 8,934 ns. Lõi cho tốc độ tính toán lên đến 349,5 MB/s. Đánh giá độ chính xác cho thấy, sai số bình phương tích lũy MSE = 0,752. Ngoài ra, việc hỗ trợ truy xuất nhanh dữ liệu cũng giúp các coprocessor tăng tốc quy trình truy xuất ra RAM ngoài, đồng thời giúp các coprocessor có thể hoạt động độc lập với lõi. Do đó, lõi DSP có thể thực thi lệnh song song trong quá trình các coprocessor đang tính toán. Các DMA hỗ trợ cả hai chức năng đọc mảng 1 chiều và mảng 2 chiều, hỗ trợ tối đa cho phần mềm quản lý dữ liệu hình ảnh, âm thanh theo kiểu truy xuất mảng. Các DMA được thiết kế theo kiến trúc pipelined 32-bit.

Kết quả đề tài là cơ sở để tiếp cận và từng bước làm chủ quy trình phát triển và thiết kế DSP, ứng dụng trong công nghiệp vi mạch.

Chi tiết xin liên hệ: Khoa Kỹ thuật máy tính, Trường Đại học Công nghệ thông tin

Phòng 327 - Tòa nhà A, khu phố 6, phường Linh Trung, quận Thủ Đức, TP Hồ Chí Minh; Tel: (08)37252002 (121); Email: vudda@uit.edu.vn (PGS.TS Đinh Đức Anh Vũ)