Hexagon cDSP芯片简介
文章目录
- Hexagon DSP芯片
- cDSP软件架构
- cDSP芯片结构
- HVX（Hexagon Vector eXtensions）
Hexagon DSP芯片
DSP(Digital Signal Processing)就是数字信号处理芯片，Hexagon是高通公司数字信号处理器(DSP)产品系列的品牌名称。Hexagon也称为QDSP6，代表“第六代数字信号处理器”。与主机CPU相比，DSP通常以较低的时钟速度运行，但在指令级别提供了更多的并行机会。这使得DSP在功耗方面优于CPU。因此，最好将尽可能多的大型计算密集型任务移植到DSP上，以降低设备的整体功耗。
下图是高通骁龙820中的cDSP
Hexagon DSP架构
优点：低功耗(功耗优于CPU)、高性能、并行能力强
缺点：开发难度高、教程资源有限、高通闭源资源可用命令有限
下表为高通主要芯片使用的DSP详细信息
cDSP软件架构
User Application模块，host端算法实现，主要作用是触发FastRPC调用，调度device应用。
FastRPC模块，远程调用模块，实现host与device之间的通信，把设备端算法so库从host端动态加载到设备，host调用设备时会触发FastRPC调用，FastRPC调用在device端会创建一个任务进程，完成host与设备之间的调用过程。host端会阻塞等待device端执行完成，属于阻塞等待。
User Application (Hexagon SO) 模块，设备端算法实现，通过编译会生成一个Hexagonso文件。主要用于设备端算法运行，同时还包含一系列辅助API接口等。
libdspCV_skel.so，这块主要是dspcv 模块，在Hexagon SDK中的一个库文件，用来控制设备端部分资源。例如时钟控制、多线程等功能封装。
QuRT RTOS模块，QuRT是高通针对Hexagon DSP处理器的实时操作系统。主要负责系统资源维护，使用最多的主要是线程调用及 VTCM等资源，根据线程的优先级将软件线程调度到硬件线程上，由这个 QuRT操作系统来调度。
CDSPPM & DCVS V2模块，功率管理模块，主要提供时钟带宽的投票，用来管理时钟、电源。
Hardware thread、HVX context，最底层的硬件线程和HVX句柄。
cDSP芯片结构
Hexagon标量单位
Hexagon标量单元由许多DSP硬件线程组成——在大多数当前的cDSP上有四个。每个DSP硬件线程都可以访问Hexagon标量单元，它对单个或一对32位寄存器执行定点和浮点操作。
每个数据单元能够执行负载或存储64位宽，或32位标量ALU操作。每个执行单元能够进行16/32/64位的向量化乘法、ALU、位操作、移位或浮点操作。从V66开始，每个cluster都有自己的浮点和乘数资源。cluster指的是一对线程(线程0&1和线程2&3)。在cluater中，两个线程通常在交替的时钟周期上提交指令包，因为大多数指令至少需要两个时钟周期才能完成。在这种情况下，每个cluster在每个DSP时钟周期内完成一个指令包，只要避免停顿，每秒产生的总吞吐量为(2 * DSP时钟)指令包。
HVX单元
HVX是一个可选的协处理器，它在标量DSP单元上增加了128字节的矢量处理能力。标量硬件线程通过访问HVX寄存器文件(也称为HVX上下文)来使用HVX协处理器。两个128字节的HVX上下文通过SM8250设备在所有启用HVX的aDSPs和cDSPs上可用。
内存子系统
cDSP有一个两级缓存内存子系统。L1只对标量单元可访问， L2是标量单元的第二级存储器，HVX协处理器的第一级存储器。L1仅透写。这允许缓存是硬件一致的。为了保持一致性，如果HVX存储在L1中命中，L1行将失效。向量单位支持各种加载/存储指令，包括支持未对齐向量和逐字节条件存储。一个流水线的矢量FIFO用于HVX硬件读取L2内容，并向程序员隐藏L2读取延迟。在SM8150和SM8250设备上，L2内存大小扩展到1mb。SDM845和更新的设备还包括一个256 KB的矢量紧耦合存储器(VTCM)，比L2能维持更高的吞吐量。这个内存可以用作擦除缓冲区，以获得更高的性能。VTCM还需要作为一些选择操作的源和目的地。
HVX（Hexagon Vector eXtensions）
HVX意味着你可以将视频和摄像机任务从CPU转移到Hexagon DSP，以实现低功耗的快速图像处理。长期以来，用于宽矢量处理的新型Hexagon VX内核一直很吸引人的用例，因为它们消耗大量电能，因此可以从CPU上卸载计算机视觉（CV）和视频。 借助HVX内核，Hexagon的设计师增加了宽矢量处理，以实现更高的性能和更低的功耗。
HVX的优势：
- 更强的数据并行处理能力（1024b 指令位宽，且有多个线程可并行，线程里面每个packet可同时并行执行四条指令）
- 更低的功耗
- 更高的运行稳定性
HVX以其优越的特性，能完美支持多个领域，比如虚拟现实、增强现实、图像处理、视频处理、计算视觉等等。这意味着，以往在CPU/GPU上相对更费电的任务可以交给DSP去更高效率地做了。
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