使用MIPS處理器實(shí)現高品質(zhì)音頻處理
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然而，由于用戶(hù)的產(chǎn)品需要支持更多復雜的算法，音頻子系統的需求也在增加，先進(jìn)的前/后處理和全雙工需要進(jìn)行同時(shí)編解碼。當音頻需求增加時(shí)，因架構上的創(chuàng )新，處理器的頻率也在提高，使像MIPS這樣的可編程處理器在實(shí)現主功能的同時(shí)，也能夠同時(shí)完成要求苛刻的音頻應用。
基于一個(gè)MIPS內核構建兩種類(lèi)型的執行音頻應用的SOC結構是可能的。一種是將一個(gè)內核作為主處理CPU，另一個(gè)內核進(jìn)行音頻處理的專(zhuān)用CPU；另一種方案是采用一個(gè)單CPU作為主處理和音頻處理（參見(jiàn)圖1）。使用MIPS處理器可以為音頻處理帶來(lái)顯著(zhù)的好處。
多內核音頻架構
在多內核的情況下，主CPU運行操作系統、最終用戶(hù)應用和服務(wù)，而用一個(gè)專(zhuān)用音頻處理器運行音頻處理功能。獲得MIPS的若干授權就可以得到專(zhuān)門(mén)用于MIPS音頻處理內核的消費電子設備的SOC工具。簡(jiǎn)而言之，使用MIPS用于音頻設計的處理器就可獲得一種可編程解決方案?？删幊绦砸馕吨?zhù)一個(gè)現有的設計可以簡(jiǎn)便地適用于各種各樣的音頻算法。這可以提供兩個(gè)重要的優(yōu)勢：一個(gè)SOC可用于多最終用戶(hù)的應用；同時(shí)延長(cháng)SOC設計的生命周期，以跟上音頻標準迅速不斷進(jìn)化和變化的腳步。
專(zhuān)用音頻處理器的優(yōu)點(diǎn)在于它不會(huì )與其他應用爭奪CPU的周期，因此有許多余?？臻g。這種音頻協(xié)處理器的余?？臻g可以完成多種任務(wù)——備用的CPU周期可以同時(shí)用于對多數據流的編碼和解碼；它可保證高檔設計中的最高音頻質(zhì)量；或者余?？臻g可以通過(guò)降低電壓減低處理器的頻率，由此降低音頻子系統和整個(gè)SOC的功耗。
使用可編程處理器實(shí)現音頻算法的優(yōu)點(diǎn)在可配置方面尤為明顯，因為它具有符合不斷進(jìn)化形成的全球音頻標準的靈活性。利用專(zhuān)用的DSP，電流性能和功率需求可能得到滿(mǎn)足，但是它們可能無(wú)法根據變化滿(mǎn)足未來(lái)的需要。
當音頻處理功能由一個(gè)主CPU之外的內核單獨完成時(shí)，在主CPU和音頻處理器之間需要一種通信機制。在兩個(gè)MIPS內核之間建立一個(gè)通信接口要比在一個(gè)MIPS CPU和一個(gè)DSP之間簡(jiǎn)單得多。例如，MIPS CPU上可使用的LL和SC（加載-連接/存儲-條件）指令能被用來(lái)十分簡(jiǎn)便地建立起通信和同步化機制。
單內核架構
采用一個(gè)單內核完成音頻處理，其最大的好處是完全省掉DSP或固定線(xiàn)路音頻模塊，而在MIPS主處理器上執行音頻。這既減少了裸片尺寸，又節省了總的系統調試時(shí)間。反過(guò)來(lái)，這也能夠有效縮減成本和面市時(shí)間。
利用一個(gè)運行在主CPU上的實(shí)時(shí)操作系統（RTOS），音頻處理可以作為系統的線(xiàn)程（任務(wù)）之一被完成。RTOS必須保證這個(gè)音頻線(xiàn)程得到足夠的時(shí)序時(shí)隙，以一種適時(shí)的方式完成其任務(wù)。通常，音頻處理將僅僅需要一小部分CPU周期；因此，這個(gè)要求可以容易地得到滿(mǎn)足。除了RTOS，這個(gè)單處理器也能執行其他諸如視頻控制等應用。適當的時(shí)序機制是保證準時(shí)地完成所有任務(wù)所必需的。
在一個(gè)單內核解決方案中，指令和/或數據高速緩存的干擾會(huì )使音頻應用的性能下降。這種“下降”是運行操作系統與處理器上執行的其它控制功能一起作用所造成的。如果性能的下降不可接受，那么就可能需要使用以下兩種方法中的一種來(lái)解決。
一旦引起性能下降的原因與指令或數據高速緩存隔離開(kāi)來(lái)，第一種需要使用的方法是鎖定控制關(guān)鍵功能或數據數組占用的高速緩存線(xiàn)路。如果高速緩存線(xiàn)路方法不理想的話(huà)，那么可以使用一個(gè)專(zhuān)用的高速暫存存儲器RAM（Scratchpad RAM，SPRAM）。SPRAM是為MIPS處理器執行選擇提供可預測的低等待時(shí)間的片上存儲器。如果必要的話(huà)，SPRAM的容量可能比高速緩存的容量大得多。不過(guò)，通常小容量的SPRAM可能有助于為應用帶來(lái)顯著(zhù)的性能。通過(guò)在SPRAM中加載軟件音頻解碼器的關(guān)鍵功能的“文本”（代碼）段，能夠減少音頻解碼器中的指令高速緩存的錯誤。交替地使用SPRAM可保持常用的數據數組，以減少數據高速緩存的錯誤。
成本解決方案
當做出系統架構決定的時(shí)候，需要考慮若干主要的成本因素，例如：授權、版稅、裸片尺寸、開(kāi)發(fā)工具和設計時(shí)間。尤其是在低檔系統中，如果使用一個(gè)單內核SOC架構，可以完全省掉DSP，縮小整個(gè)裸片的尺寸，且無(wú)需支付DSP的授權費用和版稅。這將使SOC制造商和OEM的總體成本顯著(zhù)減少。
不論SOC廠(chǎng)商選擇在一個(gè)專(zhuān)用的內核上運行音頻，還是在主CPU上進(jìn)行音頻處理，由于同樣的工具鏈能用于開(kāi)發(fā)基于主CPU和音頻的應用，所以軟件開(kāi)發(fā)工具的成本更低。開(kāi)發(fā)工具成本的一個(gè)主要組成部分是與工具有關(guān)的維護。在專(zhuān)用DSP的情況下，這可能是整個(gè)成本的很大一部分。
那些使用一個(gè)MIPS內核實(shí)現控制功能和使用DSP進(jìn)行音頻處理的開(kāi)發(fā)商必須熟悉兩種不同的開(kāi)發(fā)環(huán)境。一種典型的開(kāi)發(fā)環(huán)境可能包括操作系統、編譯器、模擬器、仿真器、調試程序、線(xiàn)跡工具、探針和剖面儀。然而，當同樣的內核再度使用時(shí)，只需熟悉一種開(kāi)發(fā)環(huán)境，從而減少總體設計時(shí)間和設計成本。
軟件靈活性
于那些希望調整其它音頻/DSP算法的用戶(hù)，MIPS DSP程序庫（MIPS DSP Library）作為MIPS軟件工具包的一部分可供使用。這個(gè)程序庫具有廣泛的適用于語(yǔ)音壓縮、回聲消除、噪音消除、通道均衡、音頻處理等信號處理功能，還包括過(guò)濾器和FFT等通用功能。
MIPS內核有許多特性有助于有效地實(shí)現像DSP這樣的應用。經(jīng)過(guò)優(yōu)化的音頻多媒體數字信號編解碼器和DSP程序庫可利用其提供重要的優(yōu)勢：
● 為在所有音頻算法中使用32位整數數據的內部計算提供盡可能最優(yōu)異的音頻質(zhì)量。
● MIPS32乘法積累（Multiply-Accumulate，MADD）指令在對DSP MAC運行進(jìn)行編碼時(shí)是非常有效的。
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