Un flujo más eficiente para apoyar a los grupos de desarrollo de DSP como VSORA podría ayudar a garantizar el éxito de 5G
VSORAKhaled Maalej, fundador y director ejecutivo de la startup de París, y yo hablamos recientemente sobre la propiedad intelectual (IP) y el flujo de desarrollo del procesamiento de señal digital (DSP) multinúcleo de VSORA para aplicaciones 5G e IA.
Una serie de empresarios, Maalej y el fundador de VSORA provienen de DiBcom, una empresa emergente parisina (ahora parte de Parrot) que diseñó conjuntos de chips para la recepción de radio y televisión móvil de bajo consumo. Durante sus años en DiBcom, descubrieron que el desarrollo de sistemas de banda base de alto ancho de banda no había evolucionado ni mejorado. Determinaron que esto se debió a un flujo de desarrollo altamente secuencial defectuoso que obligó a un ciclo de retroalimentación que consumía mucho tiempo entre los diseñadores de algoritmos y los desarrolladores de hardware DSP.
Maalej continuó explicando que los ingenieros de algoritmos diseñan algoritmos en el entorno MATLAB. Confiando en que sus creaciones producirán resultados satisfactorios, congelan los algoritmos y los entregan a los desarrolladores de DSP para su implementación. El grupo pasó meses implementando un diseño de algoritmo de nivel de transferencia de registro (RTL) completamente validado.
“En esta etapa, la goma golpeó la pista”, dijo Murray. El rendimiento general de un diseño de DSP (velocidad, área, potencia) se mide frente a una especificación objetivo antes de que se envíe a los ingenieros de sistemas de banda ancha y desarrolladores de software integrado para que los desarrolladores de DSP lo implementen en sus diseños de sistemas de banda ancha. Como solía ser el caso, cuando el rendimiento general no cumplía con la especificación, se producían iteraciones de diseño entre el ingeniero de algoritmos que volvía a ajustar el algoritmo y el desarrollador de hardware DSP que tenía que implementar los cambios.
Como resultado, los lanzamientos de diseños de banda ancha se retrasaron meses, lo que aumentó el riesgo de diseños subóptimos.
“Los DSP existen desde hace décadas, pero estos desafíos no se abordaron en el centro de diseño”, dice Maalej. La tecnología DSP actual no proporciona suficiente potencia de procesamiento para satisfacer las demandas de los sistemas de banda ancha de gran ancho de banda actuales, como las aplicaciones inalámbricas 5G. Los diseñadores agregan coprocesadores DSP alrededor de un DSP programable que implementa el cerebro del sistema. El coprocesador DSP es un algoritmo cableado. Si el diseñador no proporcionaba suficiente energía para la aplicación, o si el consumo de energía excedía la cuota asignada, se debían realizar cambios para cumplir con los requisitos. Las iteraciones para aumentar la potencia de procesamiento o reducir el consumo de energía provocan costosos retrasos en la programación.
Los fundadores de VSORA identificaron al próximo retador al cambiar el escenario a través del hardware DSP basado en un enfoque multinúcleo llamado procesadores de señal multinúcleo (MSP). VSORA (Vectorized Software Radio) ofrece alta potencia de procesamiento y bajo consumo de energía sin sacrificar la flexibilidad inherente a su programabilidad.
“Se necesita mucha potencia para manejar algoritmos complejos como los que requieren los diseños de banda ancha 5G”, afirma Maalej. MSP incluye un administrador de señales que procesa matrices de señales hasta 3D en hardware utilizando memoria de gran ancho de banda, aprovechando al máximo la unidad lógica aritmética (ALU) integrada. El gran conjunto de instrucciones que se pueden ejecutar en un solo ciclo de reloj y la compatibilidad con varias instrucciones por ciclo también aumentan el rendimiento de MSP.
El flujo de desarrollo elimina la necesidad de generar código de implementación de bajo nivel manteniendo como referencia el código fuente similar a MATLAB escrito por el ingeniero de algoritmos. El flujo de desarrollo de VSORA MSP compila automáticamente el código fuente en formato binario que se ejecuta en MSP. Los científicos pueden evaluar fácil y rápidamente la velocidad, el área y la potencia de los algoritmos.
El flujo de desarrollo de VSORA DSP es similar al que utilizan los ingenieros de software. (Fuente: VSORA)
Como resultado, los ingenieros de algoritmos están a cargo y tienen total visibilidad y control sobre el flujo de desarrollo del producto final. La optimización de costos del sistema depende del algoritmo elegido y se puede estimar al comienzo del proyecto. Los ingenieros de algoritmos pueden analizar el costo de los algoritmos y reajustarlos o cambiarlos según sea necesario, haciendo que los sistemas complejos sean más fáciles de desarrollar y mantener.
El nuevo flujo de MSP permite que el código de procesamiento de señales y el código de software integrado del sistema se mezclen en el mismo archivo, lo que permite que los ingenieros de sistemas de banda ancha y los ingenieros de algoritmos interactúen con los archivos de los demás, acortando los ciclos de desarrollo.
Sí, es similar al flujo de desarrollo de software, dice Maalej. “Al eliminar la implementación del hardware DSP del flujo de desarrollo y darle al ingeniero de algoritmos el control total sobre el proceso, el flujo se vuelve más como un flujo de software, más rápido, más eficiente y menos costoso”.
“No se puede mapear un sistema complejo en un solo núcleo”, agregó. MSP permite al ingeniero de algoritmos elegir la cantidad de núcleos estimados para la tarea y el tamaño de cada uno para la potencia de procesamiento (es decir, determinar la cantidad de ALU por núcleo) y la precisión computacional.
Cuando se le preguntó sobre la dificultad de mapear sistemas complejos para aplicaciones 5G e IA en MSP, Mareji dijo: Así que hemos simplificado el flujo de desarrollo para facilitar la implementación. No tiene que cambiar la simulación de su sistema para probar diferentes configuraciones de hardware o cambiar la cantidad de núcleos (por ejemplo, de 3 núcleos a 4 núcleos). Simplemente especifique su hardware en un archivo separado con una de dos líneas simples de código. ”
Las redes inalámbricas 5G emergentes prometen velocidades de datos más altas, latencia más baja, ahorro de energía, costos más bajos, mayor capacidad del sistema y conectividad masiva de dispositivos. Un flujo más eficiente para apoyar a los grupos de desarrollo de DSP como VSORA ayudará a garantizar el éxito de 5G.