West Bridge SLIM架構多媒體手機設計

今天在市場(chǎng)熱銷(xiāo)的手機不能只靠外觀(guān)、電池壽命和可靠度;其適應新使用模式的能力，以及能否符合業(yè)界效能標準也是非常重要的。手機與PDA、PMP、數字相機等其它消費性電子裝置整合速度非?？焖?。Sony Ericsson Walkman W950i與Nokia N系列等新手機就是很好的例子。為了要讓新手機在市場(chǎng)上獲得銷(xiāo)售佳績(jì)，系統工程師正試圖在手機系統架構中加入愈來(lái)愈多的功能。然而，這些多方“整合”的手機最大的敗筆，往往是無(wú)法提供良好的使用者經(jīng)驗。

　　高度整合反倒是手機失敗的敗筆?

　　高度整合化手機失敗的因素可能有許多，但最可能的原因多半是不好用，使得一些手機對消費者的吸引力不如預期。對于某些特定的產(chǎn)品而言，使用性不單是指操作要簡(jiǎn)易，同時(shí)也要看其中各項功能的效能表現，尤其是與市面上其它功能相近的產(chǎn)品比較時(shí)。整合后的功能質(zhì)量常常會(huì )被忽略。當今市場(chǎng)上充斥著(zhù)各種內建低質(zhì)量數字相機的手機就是最好的例子。系統設計人員必須更深入思考各項功能，不要只想著(zhù)系統規格，而是要花更多心思在每項整合性功能所能帶來(lái)的良好消費者使用經(jīng)驗。

　　在消費性電子市場(chǎng)上，支持影音播放與數字相機的多媒體手機，已經(jīng)很快的從所謂的高階產(chǎn)品變成中階產(chǎn)品，有些甚至已經(jīng)算是低階的手機產(chǎn)品。多媒體手機在閃存的價(jià)格持續迅速滑落的同時(shí)，會(huì )逐漸演變成支持更大容量的儲存裝置。具備大容量?jì)Υ婀δ艿氖謾C能容納更高速率的媒體內容，以及更大畫(huà)素的相機模塊。在現今市場(chǎng)中，1GB的內存容量對于大量?jì)Υ婷芏榷?，已?jīng)可視為一個(gè)“增量單位”，而多媒體手機也希望能支持1GB以上的儲存容量。這項趨勢可從最近定案的SD2.0規格中可看出，其中規范的SD卡最大容量為32GB。除了SD/MMC卡以外，其它常見(jiàn)的大容量?jì)Υ嫜b置則多半是內建的NAND或硬盤(pán)機。

　　對于多媒體手機最重要的就是支持快速外部聯(lián)機能力，以傳輸音樂(lè )、影片與相片等大量的媒體內容。而最常見(jiàn)的聯(lián)機方式就是利用USB與PC連結。盡管現今市面上多數的手機都只能支持USB1.1(每秒速率為12Mbps的全速USB模式)，但對于更快的USB2.0聯(lián)機(每秒速率為480Mbps的高速USB模式)的需求也快速增加中。表1所列為兩種規格的概要，以及一些傳輸時(shí)間的例子，其時(shí)間計算是以原始USB訊號速率計算(忽略軟件負擔)。在圖1中則是包含目前基頻處理器的一般手機架構。請注意它只有整合FSUSB(全速USB)的SIE，因此還需要外加一組全速USB的收發(fā)器。

　　由表1可以看出全速及高速USB的原始信號傳輸率，而且就如數據所示，高速USB比全速USB要快上40倍。然而這些數據都沒(méi)有考慮任何軟件負擔以及硬件上的限制，因此在實(shí)際系統中真正持續有效的傳輸速率(sustained throughput)都會(huì )低很多。

　　手機建置高速USB的瓶頸

　　乍看之下，有人可能會(huì )認為若采用高速USB，頻寬就自動(dòng)會(huì )增加，如此就可有效地解決大容量?jì)Υ嫜b置與計算機之間傳輸速率緩慢的問(wèn)題。然而問(wèn)題并不像看起來(lái)這么容易。因為系統架構決定了軟硬件的負擔以及限制，所以實(shí)際的數據有效傳輸率與系統架構在USB連結中是息息相關(guān)。下圖2為高速USB的建置范例。

　　由于基頻處理器只支持全速USB模式，因此需要外加一個(gè)高速USB控制器以支持高速USB模式。通常高速USB控制器會(huì )連至處理器的外部?jì)却娼涌谏?，并與NAND及SDRAM等其它記憶裝置共享內存接口。在此架構中，圖2的紅色箭頭簡(jiǎn)單代表了從計算機經(jīng)由高速USB連至大容量?jì)Υ嫜b置的數據流。相較于圖2，圖3則是一個(gè)更實(shí)際的版本。

　　在圖3中，數據流就不像圖2的那么直接簡(jiǎn)單。從計算機來(lái)的數據首先經(jīng)過(guò)高速USB管道，并且暫存在基頻處理器的SDRAM緩沖區內。接著(zhù)處理器會(huì )把緩沖區中的資料讀出，并且寫(xiě)到大量?jì)Υ嫜b置中—即圖中的NAND閃存裝置。這一系列的中間傳輸過(guò)程不但讓系統無(wú)法完全發(fā)揮高速USB的功能，而且還可能因為軟件未經(jīng)過(guò)仔細最佳化，而大幅降低整體系統效能。在某些設計中，過(guò)于簡(jiǎn)陋的軟件架構設計會(huì )嚴重癱瘓整個(gè)系統效能。因此，采用此一架構往往無(wú)法達到高速USB原先設計上所能提供的最佳使用者經(jīng)驗。

　　此外，若整合的功能越多，就無(wú)可避免地需要應用程序多任務(wù)化。對此，手機架構所需要克服的一項挑戰就是要能夠在設計架構上具備相當的彈性，以容納新的使用模式。例如隨著(zhù)3G+無(wú)線(xiàn)技術(shù)的演進(jìn)，無(wú)線(xiàn)接口頻寬也呈指數型增加，讓使用者可以把3G+手機當成筆記型計算機的調制解調器，提供高速因特網(wǎng)聯(lián)機功能。這對終端用戶(hù)而言特別有用，讓他們隨時(shí)隨地能快速存取因特網(wǎng)。

　　然而，這類(lèi)的新使用模式唯有有效支持多任務(wù)作業(yè)才有用。舉例來(lái)說(shuō)，當使用者拿手機當成隨身碟等大容量?jì)Υ嫜b置使用時(shí)，或正在下載媒體內容，它必須要維持原有接聽(tīng)/撥打電話(huà)及上網(wǎng)的功能，否則使用起來(lái)就會(huì )相當不方便。以圖3中的手機架構來(lái)說(shuō)，當USB在傳送數據時(shí)，基頻處理器就會(huì )忙于移動(dòng)數據，而沒(méi)有太多的余力去有效地處理一些像是撥打電話(huà)等核心工作。因此，手機設計人員現在要面對改良既有手機架構的挑戰，以因應下一世代的使用模式需求。