EN
Швидкі посилання
Коли йде мова про сучасні системи обробки сигналу, то інтегральні схеми (ІЦ) які ми вибираємо, є схожими на серце та мозок операції. Ці системи мають високі вимоги. Їм потрібні ІЦ, які здатні досягти ідеального балансу між достатньою обчислювальною потужністю для виконання складних завдань, енергоефективністю, щоб не споживати занадто багато енергії, та адаптивністю до різних сценаріїв. Інженери, у своєму пошуку ідеальних ІЦ, часто зосереджуються на кількох ключових параметрах. Швидкість обробки - це велика справа. Все ж таки, у сучасному швидкому цифровому світі, чим швидша обробка, тим краще. Іншим важливим фактором є відношення сигналу до шуму (СШ). Ми хочемо, щоб наші сигнали були чистими та вільними від непотрібного шуму. І з ростом сучасних алгоритмів, особливо тих, що базуються на машинному навчанні для фільтрації, сумісність з цими алгоритмами стала необхідністю. Уявіть застосунки, які вимагають реального аналізу часу, такі як біомедичне зображення, де кожна секунда має значення для точного діагнозу, або автономні системи, яким потрібно приймати рішення за долі секунди. У цих випадках, низькоприпинна продуктивність не просто бажана; це абсолютно необхідна річ. Лідерські інженерні журнали недавно підкреслювали, що є зростаюча потреба у конфігурованих архіTECTУрах. Ці архітектури чудові, тому що вони можуть підтримувати як цифрові, так і аналогові парадигми обробки сигналу, надаючи нам більше гнучкості у наших дизайнах.
Тепер, коли ми знаємо, що шукати в ІМ для обробки сигналу, поговоримо про виклики, які супроводжують сучасні проекти обробки сигналу. Ці проекти подібні до складного лабіринту, повного перешкод. У густих макетах ПЛІ, які нагадують переповнене місто електронних компонентів, електромагнітні збурення можуть бути справжнім головоломкою. Це ніби мати купу шумних сусідів, які порушують твоє спокій. А в переносних пристроях обмеження споживання енергії - це головна проблема. Ми хочемо, щоб наші пристрої працювали якомога довше від одного заряду. У високочастотних застосуваннях збереження цілісності сигналу є критичним, і саме тут входять у дію ефективні рішення термального управління. Уявіть собі це як систему охолодження для вашої електроніки. Дослідники виявили, що використання ІМ з вбудованими механізмами корекції помилок може призвести до покращення результатів, особливо в середовищах, де рівні напруги постійно флуктують. Це ніби мати безпеку, яка ловить всі помилки. Також інтеграція акселераторів апаратного забезпечення для таких речей, як перетворення Фур'є та хвильова аналітика, показала значні покращення ефективності обробки. Це підтверджено багатьма відомими вимірами промисловості, які є як оцінки успішності для різних технологій.
Оскільки ми визначили виклики, як нам оптимізувати продуктивність наших систем обробки сигналу? Тут архітектори систем гралі ключову роль. Вони знають, що досягнення оптимальних результатів залежить від відповідності специфікацій ІЦ певним вимогам застосування. Наприклад, у завданнях аудіообробки ми хочемо найкращої якості звуку. Конвертори з розрядністю 24 біти та частотою дискретизації більше 192 кГц можуть надати нам високий динамічний діапазон. Це схоже на високоякісний аудіодосвід. У радарних і лідарних системах, які використовуються для виявлення об'єктів у середовищі, ІЦ, які підтримують адаптивні алгоритми формування променів, є перетворцями гри. Вони дозволяють провести точну просторову аналітику сигналу, допомагаючи цим системам бути більш точними. Для застосувань, чутливих до споживання енергії, таких як пристрої з батареєю, чипи, що реалізують динамічне масштабування напруги, є відмінним вибором. Польові тестування показали, що ці чипи можуть зменшити споживання енергії на 30-40% без втрати обчислювальних можливостей. Це схоже на те, що ви отримуєте більше пробігу від вашого автомобіля, при цьому продовжуючи їхати з тією самою швидкістю.
Світ апаратного забезпечення для обробки сигналів неперестає розвиватися, і виникають деякі дуже цікаві нові тенденції. Розробка мереж 5G та зростання інфраструктури Інтернету речей є сильними двигунами, які стимулюють інновації в дизайну IC для обробки сигналів. Гетерогенні архітектури обчислення, які поєднують CPU, GPU та спеціалізовані DSP-ядра, набирають популярності. Вони подібні до мрійної команди, яка здатна впоратися з зростаючою складністю завдань фузії багатосенсорних даних. У багатосенсорних системах ми маємо дані, які надходять з різних типів сенсорів, і ці архітектури можуть ефективно об'єднати всі ці дані. Найновіші наукові статті виділяють дуже перспективні розробки в галузі нейроморфних чипів. Ці чипи є захопливими, оскільки вони імітують біологічні механізми обробки сигналів. Це може потенційно революціонувати застосування розпізнавання шаблонів. Це ніби надає нашим машинам більш людський спосіб розуміння шаблонів. У системах моніторингу середовища, які використовуються для контролю таких факторів, як якість повітря та температура, все частіше впроваджуються IC з вбудованими AI-ядрами. Ці ядра можуть проводити аналіз спектру у режимі реального часу та виявляти викиди, допомагаючи нам швидко виявляти будь-які проблеми в середовищі.
Поки інженерні команди дивляться у майбутнє, вони розуміють, що потрібно бути орієнтованими на майбутнє при виборі компонентів ІЦ. Одним із ключових аспектів, яким вони надають пріоритет, є масштабованість. Це схоже на будівництво будинку з можливістю додавати нові кімнати у майбутньому. Модульні дизайни, які підтримують оновлення програмного забезпечення, - це чудовий спосіб забезпечити сумісність з еволюційними стандартами обробки сигналу. Це схоже на можливість оновлювати ваше програмне забезпечення, щоб залишатися в курсі найновіших технологій. Прототипування з використанням евалюаційних плат, які мають програмовані логічні масиви, також є розумним ходом. Це дозволяє швидко ітерувати реалізації алгоритмів. Це схоже на можливість швидко тестувати та покращувати свої ідеї. Випадки з життя промисловості показали, що системи, які включають архітектури, стійкі до помилок, переживають на 50% менше зниження продуктивності протягом продовжувальних періодів експлуатації. Це велика перевага, особливо в промислових застосуваннях, де будь-який простої може бути вартістю. Це значно зменшує витрати на технічне обслуговування, роблячи ці системи більш надійними та економічно ефективними на довгий термін.