應用處理器浮出水面

2004年5月A版

　　多年來(lái)，DSP最擅長(cháng)的是數字信號處理，分通用與專(zhuān)用。專(zhuān)用滿(mǎn)足特定市場(chǎng)的大量需要，如DVD芯片等?，F在通用DSP在結構上也不那么單一了，例如，通用DSP中嵌入RISC內核及各種功能、接口，出現了滿(mǎn)足數碼相機與音頻、視頻流的流媒體處理器；DSP與MCU融合，誕生了DSC（數字信號控制器)，滿(mǎn)足電機等既需要實(shí)時(shí)控制又需要中等速度處理的應用。

　　近兩、三年來(lái)，應用處理器隨著(zhù)手機的升溫而熱起來(lái)。應用處理器不再強調其是DSP、CPU還是MCU，更關(guān)心的是處理器能滿(mǎn)足哪類(lèi)應用。在應用處理器中，當然要數手機用處理器最眩最亮了，處理器往往為雙核結構，有的還是三核，外加各種音視頻、圖像加速器，功耗更低，價(jià)格也能被接受，使手機又像電腦，又似電視，又是相機，又能導航，真正成了散發(fā)無(wú)窮魅力的小精靈。為了實(shí)現這一夢(mèng)想，一些芯片巨頭憑著(zhù)在處理器方面的設計實(shí)力與前沿的制造工藝，在這“小手機/大市場(chǎng)”的領(lǐng)域劈波斬浪、激流勇進(jìn)。

TI：OMAP 2性能高

　　為了開(kāi)辟手機芯片市場(chǎng)，TI專(zhuān)門(mén)成立了平行于DSP組的無(wú)線(xiàn)芯片組，下設OMAP分部，專(zhuān)門(mén)為手機開(kāi)發(fā)處理器。去年TI推出了OMAP 1應用處理器，主要針對語(yǔ)音通信，其中一款三核結構產(chǎn)品集成了modem(調制/解調器)與ARM9內核，而modem中有ARM7+TI C55DSP。OMAP 1已大量應用于Nokia手機之中。

　　今年2月，該公司又面向高端智能市場(chǎng)推出了OMAP2，可以支持3D游戲、4百多萬(wàn)像素相機、數碼攝像機、TV等功能。4月1日，該公司全球芯片組市場(chǎng)銷(xiāo)售總監Tom Pollard先生向記者介紹了OMAP 2。OMAP2采用了獨特的模塊化的多引擎結構：利用了ARM11的微架構，速度達到330MHz~1GHz，并集成了modem部分，而modem部分里面有ARM11+C55內核，因此OMAP2為一款高性能的三處理器結構產(chǎn)品。

　　不僅如此，OMAP2還采用了圖形與基于TI DSP的視頻、音頻與影像加速器，使之能完成高品質(zhì)的多媒體功能。

　　當記者問(wèn)到為何立即把modem集成在OMAP2中時(shí)，Pollard回答是：“一般市場(chǎng)是從高端開(kāi)始開(kāi)發(fā)的，客戶(hù)需要單獨的應用處理器來(lái)開(kāi)發(fā)高檔的產(chǎn)品，之后大家追求成本更為降低的版本?！币虼薕MAP 2下一步會(huì )發(fā)售ARM11+C55的單獨modem芯片。

　　OMAP1已被TI的老搭檔Nokia等公司大量采用。憑借OMAP應用處理器在市場(chǎng)上的成功，TI試圖把戰火曼延到高通公司壟斷的CDMA市場(chǎng)。去年底，TI與STM聯(lián)合開(kāi)發(fā)標準cdma2000 1xEV-DV芯片組解決方案。

　　與TI把基帶(含modem)與應用處理器集成在一起的方式不同，大多數手機芯片廠(chǎng)商的方案仍然是把基帶和普通應用處理器功能分開(kāi)的，Agere公司更分成了三個(gè)獨立的處理區域：通信軟件處理器、應用處理器以及基帶處理器(見(jiàn)本刊04年2月上半月88頁(yè)報道)。主張分開(kāi)也有充分的理由：這樣避免了與通信模塊的資源沖突。但公說(shuō)公有理，婆說(shuō)婆有理，很難決定，只能從芯片性能進(jìn)行分析了。

瑞薩處理器：功耗省

　　日本Renesas（瑞薩)公司在今年3月IIC展會(huì )期間也介紹了其應用于下一代移動(dòng)電話(huà)設計的應用處理器理念。其應用處理器是與基帶處理器分離的專(zhuān)用處理器，主要實(shí)現高級處理應用程序。因此“現有手機+應用處理器”，就可開(kāi)發(fā)出高端手機。與基帶處理器分離的原因是必須處理網(wǎng)絡(luò )信號，繁重的程序下載會(huì )大大影響了基帶的性能。所以分離后可簡(jiǎn)化項目的開(kāi)發(fā)，有助于縮短產(chǎn)品的上市的時(shí)間。

　　瑞薩的應用處理器是DSP+CPU的雙核結構，為了降低功耗，瑞薩采用了電源切斷功能(如圖1），平時(shí)Vcc驅動(dòng)子系統工作，Vcc主系統被切斷，這樣達到了超低功耗節電模式，待機狀態(tài)只消耗約10μA的電流。

Intel：PXA系列價(jià)格廉

　　在CPU與閃存市場(chǎng)稱(chēng)雄的Intel，去年2月也以“單芯片無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的口號，用PXA800F手機處理器向手機市場(chǎng)進(jìn)軍。這是一款基帶處理器，針對語(yǔ)音通信和互聯(lián)網(wǎng)接入功能，內部集成了主頻為312MHz的Intel Xscale處理器，并含片上閃存和SRAM。此外，還有一個(gè)采用Intel微信號架構的104MHz信號處理器，該微架構中也帶有片上集成閃存和SRAM，面向GSM/GPRS。其中，微信號架構采用改良過(guò)的Harvard架構，雙MAC，筆者推測是DSP結構。Intel非常自信地報出了其價(jià)格：1萬(wàn)塊批量采購價(jià)約為35美元/塊。盡管目前未見(jiàn)到有基于該處理器的手機上市，但Intel發(fā)言人稱(chēng)國內企業(yè)正在緊鑼密鼓地研制這類(lèi)手機。

　　為了滿(mǎn)足手機對視頻流等多媒體的需要，今年4月12日，Intel在京又隆重發(fā)布了基于Xscale技術(shù)的全新系列處理器——PXA27x，可賦予手機或其他手持設備多種無(wú)線(xiàn)寬帶接入能力及全動(dòng)態(tài)視頻能力，同時(shí)為PDA帶來(lái)DVD畫(huà)質(zhì)的視頻播放能力。因此，該產(chǎn)品定位于新一代蜂窩電話(huà)和無(wú)線(xiàn)PDA處理器。

　　PXA27x系列集成了Intel無(wú)線(xiàn)MMX技術(shù)，可提供額外的性能來(lái)支持3D游戲和高級視頻，同時(shí)延長(cháng)電池使用時(shí)間。新芯片還可利用無(wú)線(xiàn)SpeedStep低功耗技術(shù)，通過(guò)智能管理電壓和頻率變化，實(shí)現節省高達55%的功耗。為了幫助提高可拍照手機的能力和質(zhì)量，還集成了Intel快速捕捉技術(shù)，從而使相機達到4M或更多M像素，以實(shí)現捕獲數字圖像、視頻和實(shí)時(shí)預覽的應用。

　　Intel同時(shí)還發(fā)布了該處理器的配套芯片—2700G多媒體加速器，提供DVD視頻播放，同時(shí)支持多種格式的視頻多媒體內容。

　　至此，手機用基帶處理器、應用處理器、多媒體加速器Intel全具備了。Intel對PXA27x處理器的報價(jià)是：1萬(wàn)塊為32美元/塊左右，2700G多媒體加速器為17美元/塊。

　　Intel憑借著(zhù)在PC領(lǐng)域的人緣，拉來(lái)了一批試圖從PC世界向消費領(lǐng)域進(jìn)軍的廠(chǎng)商來(lái)支持，在4月12日的新聞發(fā)布會(huì )上，甚至還請來(lái)了國內著(zhù)名電信運營(yíng)商、設備制造商、內容提供商等捧場(chǎng)參與。

Cradle：性能可擴展

　　除了手機，在視頻流應用市場(chǎng)，不得不提到一家有趣的小公司——Cradle及其發(fā)明。在今年2月美國的Electronic Summit2004會(huì )議上，美國Cradle公司介紹了滿(mǎn)足視頻通信的多處理器DSP解決方案，語(yǔ)出驚人，號稱(chēng)做出了第三代處理器架構。

　　“第一代DSP是無(wú)VLIW（超長(cháng)指令字)的DSP，主要是16/32位產(chǎn)品，例如TI的C54,C55系列；第二代是VLIW產(chǎn)品，主要是128/256位產(chǎn)品，例如TI的C62，C64系列?！盋radle行銷(xiāo)部高級副總裁Chuck Fox先生說(shuō)。而第三代DSP架構采用無(wú)VLIW編程法，卻可實(shí)現VLIW才能達到的復雜性。

　　為了滿(mǎn)足視頻流需要強大的運算與處理能力，Cradle公司CT3400多處理器DSP由兩部分組成(圖2)：計算子系統中有8個(gè)260MHz DSP，4個(gè)260MHz CPU；可編程的I/O子系統有2個(gè)260MHz CPU，128個(gè)可編程的I/O。

　　Cradle產(chǎn)品的設計解決方案除了多處理器，還有軟IP和開(kāi)發(fā)系統。CT3400是該公司的第一款產(chǎn)品，價(jià)格低于50美元/塊，未來(lái)將向兩個(gè)分支領(lǐng)域發(fā)展：CPU數目減少同時(shí)功耗更低；或DSP和CPU數目增加，高性能或大量產(chǎn)品需要?！?BR>