高效的解決方案通常不是最快、性能最高、成本最低或最靈活的解決方案。盡管如此，一個有效的解決方案確實在關鍵關注點之間實現了最佳平衡。正如印度第一任總理賈瓦哈拉爾·尼赫魯所說，“最高的效率是能夠最大限度地利用現有材料。” 因此，一個有效的解決方案力求在系統的約束范圍內發揮最大作用；便攜式醫療系統有很多限制。

知道你在建造什么

第一個設計策略是了解您正在構建什么。顯而易見，這是一個經常被忽視的步驟，但卻是一切的關鍵。最終產品的要求必須明確定義。必須考慮所有方面并優先考慮：功能、性能、功率、尺寸、成本、可用性、可升級性、產品組合中的位置等。所有這些都需要清楚地理解和帕累托排名在做出任何關于如何設計實際產品的明智決定之前。這可能看起來很簡單，也可能很簡單，但是應該完成并記錄此步驟。當需要在相互沖突的要求（例如性能與功耗）之間進行設計權衡時，本文檔將成為最終的評判者。該文檔也可能是協調要求產品的企業主和構建它的工程師之間的問題的最重要工具。

選擇合適的處理器

顯然，需要選擇許多系統組件：用于收集數據的傳感器、顯示器的類型和尺寸、電源管理電路、模擬前端等。為了說明一些設計實踐，這里的重點將放在系統處理器的選擇。處理器的決定通常是最終產品功能的基礎，并影響項目的許多其他方面，如軟件開發工作、系統內存和所需的互連。許多用于挑選處理器的設計策略可以應用于系統的其他方面。

對于處理器，就像產品一樣，Pareto 對影響處理器選擇的幾個方面進行排名很重要。便攜式醫療設備感興趣的項目包括處理能力（性能）、功耗、系統總成本、軟件開發工作量、硬件開發工作量、尺寸、集成度、可重用性、靈活性、壽命、可用性和開發工具。這些都不能孤立地考慮，但是有一些設計策略可以幫助解決每一個問題。

與專注于處理器以說明產品其余部分的設計實踐類似，終端設備的重點將是便攜式醫療成像設備，例如手持式超聲設備。這需要比大多數便攜式醫療系統更多的處理，但許多設計策略仍然相關。

表現

確保處理解決方案具有足夠的性能實際上是最容易滿足的要求。CPU、GPU、FPGA 和 DSP 供應商提供了大量可能的解決方案，它們的部件都能夠滿足產品的處理需求。供應商吹捧 GHz、GMAC、GFLOP 和基準測試。當心這些數字；它們可能會給出設備功能的一些一般指示，但了解應用程序性能的最佳方式是與供應商的工程師討論需要實現的算法的細節。尤其是在處理不熟悉的架構時，與熟悉設備的工程師互動是無可替代的。將算法定義為具有已知數據要求的功能塊進出每個塊。討論進出處理器的數據以及功能塊的計算復雜性。了解在每個處理器上實現整個處理系統的情況并進行比較，注意瓶頸、負擔過重和未充分利用的資源。這將更好地指示哪個處理器工作得最好。

如果無法直接訪問供應商的工程師，請尋找經驗豐富的工程師分享知識的在線論壇。Texas Instruments 有一個E2E 社區，這是一個在線資源示例，其中包含工程師向其他工程師提問的論壇。諸如此類的站點是了解處理器功能的非常有用的工具。

一旦根據性能縮小了處理器搜索范圍，就必須權衡所有其他因素并考慮權衡。

力量

這是相對于性能的重大權衡，并且可以追溯到效率的概念。許多處理解決方案可以提供性能，但很難以節能的方式實現，或者在需要較低性能時難以降低功率。每瓦性能是這里的一個關鍵衡量標準。查看供應商的電源數據時，請務必了解引用的設備溫度、外殼溫度或結溫以及設備的用例。供應商引用的功率數字不同，在進行比較時了解確切的用例很重要。還要了解不同的電源管理選項以及它們如何與最終產品的使用模型配合使用。許多供應商提供動態電源切換、多種電源狀態休眠模式等技術，

成本、集成和開發工作

在看成本時，不要只看設備的價格，而是要評估整個系統的成本。

一些供應商提供的不僅僅是一種處理解決方案，而是一種高度集成的片上系統 （SoC），它嵌入了一個或多個處理內核。SoC 可以減少系統所需的組件數量，有助于降低總體成本和硬件復雜性。這些設備通常具有大型內部存儲器、集成的高速外設和專用加速器，以卸載特定的處理功能。同樣，在查看 SoC 時，請牢記您的應用程序，并將系統流程和算法映射到 SoC 上，以查看架構中可能存在瓶頸的位置。注意輸入和輸出。除了找出設備上的內容外，還要確保知道多路復用的內容，以便可以使用需要使用的所有內容。

還要考慮開發工作的范圍。一個好的設計實踐是花時間評估軟件和硬件開發工具。這包括了解技術支持、培訓、第三方支持和文檔。由于調試和驗證通常花費大量開發時間，因此調試和/或仿真工具應該得到很多關注。高質量的調試器環境和編譯器使設計人員能夠更清楚地了解他們的設計，并且可以顯著加快開發速度。

考慮多種選擇

處理器領域沒有“一刀切”。每個人都有自己的長處和短處，這使他們在各種情況下都是正確的選擇。一些處理器，如 DSP，最擅長快速且高效地進行數學運算。其他包含 ARM 內核的處理器更適合任務管理和運行高級操作系統。FPGA 非常適合大型互連和執行并行處理。有時，結合了其中幾個的異構多核 SoC 可能是正確的解決方案。示例包括 TI 的 KeyStone SoC，它將 TMS320C66x DSP 內核與 ARM Cortex-A15 內核相結合，支持使用單芯片實現不同處理能力的應用。此類解決方案為醫學成像系統設計人員提供了多種屬性：低功耗、

盡管如此，即使是這些先進的 SoC 也永遠不能聲稱是一種萬能的解決方案。有時多處理器可能是最有效的解決方案。例如，當今的便攜式超聲系統使用 FPGA 連接到 AFE 和進行波束成形，使用 DSP 進行圖像清理和超聲處理，并使用 CPU 用于操作系統和用戶界面（圖 1）。這聽起來可能不是最理想的，但每個單獨的組件都會執行它最擅長的特定任務，從而可以更好地利用其他處理器的選擇，從而比它們具有更多處理負載時的版本更小。總功耗和成本可能會更低，同時將散熱分散到三個處理器而不是創建單個熱點。最重要的是，

圖 1：便攜式超聲系統等便攜式醫療設備可以受益于使用多個處理器，例如用于連接 AFE 和波束成形的 FPGA、用于圖像清理和超聲處理的 DSP，以及用于操作系統和用戶界面的 CPU 。

審核編輯：郭婷