iPhone和H.264編碼器：兩個(gè)結構體上的路標

　　最近有兩個(gè)產(chǎn)品的發(fā)布標志著(zhù)關(guān)于SoC結構的考慮來(lái)到一個(gè)交叉點(diǎn)。iPhone，站在長(cháng)久以來(lái)以硬件模塊為導向的傳統設計的盡頭，開(kāi)始遠離過(guò)去；而來(lái)自Mobilygen公司的H.264高質(zhì)量類(lèi)（High Profile）編解碼器芯片，源自不同的傳統觀(guān)點(diǎn)也有可能會(huì )走向一個(gè)不同的終點(diǎn)。某種程度上講，這兩個(gè)路標不僅代表著(zhù)它們在結構上的不同傳承，也代表著(zhù)它們公司的演化方向。

　　首先看一下萬(wàn)眾矚目的iPhone。由于蘋(píng)果公司想要保持些神秘感，因此iPhone只有部分的內部細節已經(jīng)確定。據報道iPhone的核心是來(lái)自三星公司的SoC，由一顆ARM-11外加一系列的硬件模塊來(lái)處理手持設備的主要功能：語(yǔ)音和視頻的回放；基于手勢接口的高動(dòng)態(tài)觸摸屏顯示，一個(gè)類(lèi)似的動(dòng)態(tài)圖形用戶(hù)接口；一個(gè)2百萬(wàn)像素的相機和一個(gè)WiFi接口。

　　再來(lái)看一下Mobilygen公司的EnViE視頻編解碼器。它的大部分功能模塊都是獨立的，每一個(gè)都有它們自己的本地內存和ARM處理器；例如（雖然不是很確定）計算模塊部分涉及到的基帶處理器會(huì )是一個(gè)中等規模的ARM-11外帶DSP擴展，WiFi模塊需要一個(gè)ARM-9級別的核以及一些硬件協(xié)加速器，具有低運算負荷的功能，例如音頻、藍牙和系統控制模塊都有自己的ARM-7核。

　　這些處理器中只有應用處理器是多功能的，它需要運行用戶(hù)接口代碼，與加速器一起處理圖形，為相機模組做圖像處理以及在空閑時(shí)間執行應用軟件。當設計資源緊張時(shí)，這種結構甚至會(huì )要應用處理器來(lái)做像素級的信號處理，而這個(gè)工作通常是由專(zhuān)用圖像信號處理核來(lái)完成的。但是這種低成本的技巧會(huì )影響相機的相應時(shí)間和幀速率，而且只會(huì )在低分辨率時(shí)有效。

　　這種由獨立模塊來(lái)組建SoC的方法有很多的優(yōu)點(diǎn)。比如，它可以讓系統集成工程師通過(guò)來(lái)自外部的授權模塊完成設計，而不用找很多高手自己開(kāi)發(fā)。對于這種組合設備例如iPhone，以及相對比較輕技術(shù)的OEM比如蘋(píng)果，這具有很顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)。對于有緊湊周期的項目它同樣有明顯的優(yōu)勢，比如iPhone在用三星取代PortalPlayer作為SoC供應商時(shí)面臨的時(shí)間問(wèn)題。

　　這個(gè)優(yōu)勢的一個(gè)很大部分在于功能模塊的獨立大大簡(jiǎn)化了系統級的建模。除了共享資源例如DRAM，不必再去考慮并給用戶(hù)場(chǎng)景的最壞情況建模。

　　另外，通過(guò)提前定義用戶(hù)場(chǎng)景，可以在大部分的時(shí)間內要SoC的大部分不僅處于空閑甚至休眠的狀態(tài)。因為iPhone本質(zhì)上是個(gè)封閉的系統，所以蘋(píng)果在電源管理上有很大的優(yōu)勢。比起采用通用可編程器件，他們可以實(shí)現更高的電源效率。

　　作為對比，來(lái)看最近發(fā)布的EnViE，來(lái)自Mobilygen公司的H.264視頻編解碼芯片SoC。從某種程度上講，iPhone系統芯片和Molilygen CoDec芯片在系統框圖上有著(zhù)顯示的相似點(diǎn)-由不同用戶(hù)接口圍繞的神秘核芯片，精心設計的外部DRAM通道。同樣地，在功能上每個(gè)芯片都面臨接口服務(wù)、系統管理、數據傳遞以及硬實(shí)時(shí)任務(wù)的組合。當然，兩個(gè)芯片在細節上千差萬(wàn)別。

　　Mobilygen考慮視頻CoDec的出發(fā)點(diǎn)是抽象算法和軟件實(shí)現，而不是SoC的設計。它的核心不是獨立功能模塊的群集，而是兩個(gè)實(shí)時(shí)多線(xiàn)程處理器。多線(xiàn)程的結構使得核可以在同一CPU上處理來(lái)自不同功能的一系列任務(wù)，實(shí)現每個(gè)任務(wù)的硬實(shí)時(shí)需求。它也使得CPU可以容忍內存延時(shí)，因為核可以在一個(gè)周期內轉換線(xiàn)程。

　　有趣的是，這意味著(zhù)CoDec核的硬件模塊框圖（一個(gè)CPU對，圍繞著(zhù)數據交換的一些加速器集群）完全不同于功能模塊框圖（更像是三階的流水線(xiàn)）。

　　在很低功耗水平的情況下，不用將很多負荷丟給一個(gè)相對復雜的結構去做H.264編碼和解碼，這種情況與傳統的用獨立硬件模塊去進(jìn)行系統設計有很大的不同。

　　或許這樣的結構來(lái)源于把系統看作是軟件任務(wù)而不是硬件模塊。SoC（兩個(gè)CPU核，一個(gè)處理用戶(hù)代碼的ARM-926以及一系列的硬件加速器）的工作是提供一個(gè)可將任務(wù)動(dòng)態(tài)映射的靈活結構，而不再是對每個(gè)任務(wù)都無(wú)法共享資源的固化平臺。理論上講，這樣的結構在硬件使用上更加有效，在功耗方面也更加出色。

　　理論上，每種結構都可以完全利用到功耗管理的最先進(jìn)理念：電壓島、動(dòng)態(tài)節電以及動(dòng)態(tài)電壓頻率調整。但是實(shí)際上，SoC的真正設計者能實(shí)現的技術(shù)有限。另一方面，多用途核的方式將大部分的任務(wù)交給兩個(gè)CPU，而應用者可以根據需要進(jìn)行功耗管理。

　　我們是否可以說(shuō)SoC設計來(lái)到一個(gè)交叉點(diǎn)呢？在這里采用功能獨立模塊的方式逐漸被拋棄，而將動(dòng)態(tài)任務(wù)分配給通用計算陣列的方法受到青睞。這么講也許為時(shí)過(guò)早。但是看看這兩顆芯片，我們不得不做這樣的考量。