EN
Gyors linkek
Amikor a haladó jelelemző rendszerekhez jutunk, a integrált áramkörök (IC-k) amelyeket kiválasztunk, olyanok, mint a művelet szíva és agya. Ezek a rendszerek nagy követelményeket tűznak ki. Olyan IC-kre van szükségük, amelyek képesek tökéletes egyensúlyt létrehozni a szükséges számítási erő között, hogy komplex feladatokat lehessen kezelni, az energiahatékonyság között, hogy ne növeljék túl a fogyasztást, és a különböző helyzetekhez való alkalmazkodás között. A mérnökök az ideális IC után kutatva gyakran több kulcsparaméterre összpontosítanak. Az egyik fontos a feldolgozási sebesség. Általában ugyanis a mai gyors ütemű digitális világban minél gyorsabb a feldolgozás, annál jobb. Másik alapvető tényező a jelezés-zaj arány (SNR). Tiszta és zavartalan jeleket szeretnénk. És a modern algoritmusok emelkedésével, különösen a gépi tanulásra épülő szűrőkkel való kompatibilitás már nemzeti feltétel lett. Vegyük azt az alkalmazást, amely valós időben kell legyen elemzése, például a biomedicinai képalkotás, ahol minden másodperc számít pontos diagnosztika érdekében, vagy az önálló rendszerek, amelyeknek másodperces döntéseket kell meghozniuk. Ezekben az esetekben a késleltetésmentes teljesítmény nem csupán kedvező tulajdonság; abszolút szükséglet. A vezető mérnöki folyoiratok nemrégiben kiemelték, hogy növekvő igény van konfigurálható architektúrákra. Ezek az architektúrák remekek, mivel mind digitális, mind analóg jelezési paradigmákat tudnak támogatni, ami több rugalmasságot ad a terveinkben.
Mostantól, hogy tudjuk, mit keresünk a jelelemző IC-ekben, beszéljünk arról a kihívásokról, amelyek a modern jelelemző projektekkel járnak. Ezek a projektek olyan bonyolult labirintusok, teljesen akadályokkal. A sűrű PCB elrendezések, amelyek olyanok, mint egy tele városi elektronikai komponensekkel, az elektromágneses zavaróhatás igazi fejszivárvány lehet. Olyan, mintha sok zajos szomszéd zavarná a csendedet. És a hordozható eszközökben a fogyasztás korlátozása jelentős probléma. Akarunk, hogy az eszközöink minél hosszabb ideig működjenek egy töltés után. A magas frekvenciájú alkalmazásokban a jelek integritásának megőrzése alapvető, és itt jönnek létre hatékony hőkezelési megoldások. Gondold el úgy, mint egy hűtőrendszer az elektronikáid számára. Kutatók felfedezték, hogy beépített hibajavítási mechanizmusokkal rendelkező IC-ek használata javíthatja az eredményeket, különösen azokban a környezetekben, ahol a feszültség szintje folyamatosan ingadozik. Olyan, mintha biztonsági hálót kapnál, amely elkaptatna a hibákat. Emellett a Fourier-transzformációk és hullámanalízishez való hardver gyorsítók integrálása jelentős növekedést ért el a feldolgozási hatékonyságban. Ezt több ipari benchmark mutatta be, amelyek olyanok, mint a jegyzetfüzetek arra vonatkozóan, hogy milyen jól teljesítenek az egyes technológiák.
Mivel már azonosítottuk a kihívásokat, hogyan induljunk el a jelelemző rendszerek teljesítményének optimalizálásához? A rendszertervezők itt játszanak kulcsfontosságú szerepet. Tudják, hogy a legjobb eredmények eléréséhez az integrált áramkörök specifikációit kell igazítani az alkalmazás konkrét követelményeinek. Például az audiófeldolgozás feladatoknál a legjobb hangminőséget szeretnénk elérni. A 24 bites felbontású konverterekkel, amelyek mintavételezési sebessége meghaladja a 192 kHz-t, egy kiváló dinamikus tartományt kapunk. Olyan, mintha magas-abrészű audió élményt élénk meg. A radar és LiDAR rendszerekben, amelyek például azért használnak, hogy objektumokat érzékeltessenek a környezetben, az adaptív sugarformálást támogató integrált áramkörök játékosváltót jelentenek. Ezek lehetővé teszik a pontos térbeli jelesztési elemzést, amely segít abban, hogy pontosabbak legyenek ezek a rendszerek. A teljesítményszintre érzékeny alkalmazásokban, mint például a batteriás eszközökben, a dinamikus feszültségskálázást valósító cipsek nagyon jó választás. A terüli tesztek azt mutatják, hogy ezek a cipsek 30-40%-kal csökkenthetik az energiafogyasztást anélkül, hogy kompromisszumot kötene a feldolgozási képességekkel. Olyan, mintha több menetet kapnánk az autóból, miközben ugyanolyan sebességgel haladnánk.
A jelesztési hardver világa folyamatosan változik, és néhány nagyon izgalmas új trend alakul ki. A 5G hálózatok fejlesztése és az IoT infrastruktúra növekedése olyan erősek, mint amelyek innovációt színvonalaznak a jelesztési IC-tervezés terén. A heterogén számítási architektúrák, amelyek CPU-t, GPU-t és dedikált DSP magokat kombinálnak, egyre népszerűbbek lesznek. Olyan képzeletbeli csapatoknak hasonlítanak, amelyek képesek kezelni a többszenzoros adatfuzió növekvő bonyolultságát. A többszenzoros rendszerekben mindenféle típusú szenzorokból érkező adatok vannak, és ezek az architektúrák hatékonyan összefésülik az összes adatot. A legfrissebb kutatási dolgozatok nagyon ígérő fejleményeket mutatnak a neurális chipszekren. Ezek a chipszek faszinálóak, mivel biológiai jelesztési mechanizmusokat imitálnak. Ez potenciálisan forradalmi lehet a mintafelismerési alkalmazásokban. Olyan, mintha emberibb módot adnánk a gépeinknek arra, hogy értsék a mintázatokat. Az ökoszisztémák figyelésére alkalmas rendszerekben, amelyeket légminőség és hőmérséklet figyelésére használnak, egyre több embélyezett mesterséges intelligencia (AI) magot tartalmazó IC-t alkalmaznak. Ezek a magok valós idejű spektrumanalízist és anomáliafelderítést végezhetnek, ami segít nekünk gyorsan azonosítani a környezeti problémákat.
Ahogy a mérnöki csapatok a jövőbe tekintenek, tudják, hogy előre nézőek kell legyenek az IC komponensek kiválasztásakor. Az egyik kulcsfontosságú dolog, amit prioritásba helyeznek, a skálázhatóság. Olyan, mintha házat építenénk, amelyben később több szobát lehet hozzáadni. A moduláris tervek, amelyek támogatják a firmware frissítéseket, egy jó mód arra, hogy biztosítsuk a fejlődő jelesztési szabványokkal való kompatibilitást. Olyan, mintha a szoftverünket frissíteni tudnánk, hogy következzük a legújabb technológiákat. Az értékelő táblákkal való prototipizálás is okos lépés, amely programozható logikai tömböket tartalmaz. Eztől gyorsabban iterálva tesztelhetjük és javíthatjuk az algoritmusok megvalósítását. Olyan, mintha gyorsan tesztelhetnénk és javítanánk az ötleteinket. Az ipari esettanulmányok azt mutatják, hogy a hibatűrő architektúrákat alkalmazó rendszerek 50%-kal kevesebb teljesítménycsökkenést tapasztalnak hosszabb működési időszakok alatt. Ez egy nagy előnnyel jár, különösen az ipari alkalmazásokban, ahol bármilyen leállás drágakeresztű lehet. Jelentősen csökkenti a karbantartási költségeket, ami ezen rendszereket hosszú távon megbízhatóbbá és gazdaságosabbá teszi.