可配置技術(shù)影響SoC（系統級芯片）的設計

　　傳統上，系統級芯片（SoC）設計師必須應對剛性的非可配置核心技術(shù)。眾所周知，傳統的核心工藝在設計或制造過(guò)程中是不可配置的，并且不能按多種用途進(jìn)行定制。反過(guò)來(lái)，這些工藝產(chǎn)生了如下的迫切需要：將定制程序包括進(jìn)處理器，配置多種應用，能進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的綜合工具，簡(jiǎn)化機器語(yǔ)言編程。

　　隨著(zhù)可配置的核心處理器的出現，SoC設計有望發(fā)生重大變化來(lái)改變這些設計問(wèn)題。影響SOC設計能力的主要益處有：降低開(kāi)發(fā)成本，減少芯片的重新設計、進(jìn)入各類(lèi)垂直市場(chǎng)更快，性能的獨特性和設計的靈活性，同時(shí)不損害系統的特性和性能。此外，SOC設計師還可以對CPU架構進(jìn)行更改，為某些應用加快器件的速度，使其難以復制。

　　目前的可配制核心處理器已出現在多種應用中。這些應用包括無(wú)線(xiàn)計算、移動(dòng)音頻和視頻播放器、閃存設備、數字機頂盒（STB）、網(wǎng)絡(luò )設備、成像、工業(yè)控制、辦公自動(dòng)化以及消費類(lèi)電子。

　　可配置技術(shù)將取代非可配置技術(shù)

　　根據Semico Research公司的數據，2005年和2006年可配制核心處理器的出貨量分別達到13億和16億片。2007年可配制核心處理器的出貨量預計達28 億片。世界范圍內，可配制技術(shù)的使用正在增長(cháng)，復合年增率（CAGR）達45%，而非可配置技術(shù)在過(guò)去三年里一直呈現下降趨勢，CAGR為8%。

　　至于應用板塊的增長(cháng)方面，工業(yè)應用（14%）、移動(dòng)電話(huà)（13%）、有線(xiàn)與移動(dòng)基礎設施（12%）以及汽車(chē)（11%）仍是可配置核心處理器增長(cháng)最高的應用領(lǐng)域，而非可配置核心處理器應用增長(cháng)最快的是打印機（10%）、存貯器（10%）、PC（8%）、固定式消費電器（7%）和移動(dòng)式消費類(lèi)設備（5%）。

　　盡管存在許多領(lǐng)先的可配置核心（處理器）公司，如Tensilica、ARC、Stretch、PACT XPP、IpFlex、Rapport、IBM Cell以及Morphing Machines公司，但競爭主要是在兩種技術(shù)之間－可配置與非可配置技術(shù)，業(yè)界觀(guān)察家一般都持這樣觀(guān)點(diǎn)。

　　雖然可配置核心處理器的市場(chǎng)空間仍在增長(cháng)，并且與非可配置核心處理器相比，相對處于萌芽期，但是隨著(zhù)有更多公司推出可配置技術(shù)來(lái)對抗非可配置核心處理器公司，如Intel、ARM和MIPS，可配置方案有望取代如Intel、ARM和MIPS等公司。此外，市場(chǎng)從PC向移動(dòng)電話(huà)，由通用處理器轉向專(zhuān)用而成本有效的方案則加快了可配置核心處理器的應用。

　　硬件和軟件設計挑戰

　　目前媒體領(lǐng)域在性能、應用和最為重要的硬件解決方案方面正在不斷發(fā)展。不同于傳統的媒體方案，如預定應用范圍相當狹小的DSP、FPGA和ASIC，最新的可配置硬件方案靈活、可升級且有成本效益。

　　盡管處理器技術(shù)有改進(jìn)，但復雜的算法、協(xié)議和媒體市場(chǎng)應用的變化使設計師期待著(zhù)電源效率高的硬件方案：門(mén)電路較小、特性多并具有高端性能。

　　這方面的最新趨勢是采用可配置處理器、可重新使用的陣列并按應用的需要裝入客戶(hù)的程序。這些架構通過(guò)處理海量數據來(lái)挖掘數據的并行性和存檔性能。新技術(shù)通常來(lái)源于Tensilica、Stretch和其它可配置核心處理器公司。

　　同時(shí)，消費類(lèi)電子依然受到家庭娛樂(lè )、便攜式和移動(dòng)應用融合的推動(dòng)，這些應用正變得越來(lái)越復雜的――網(wǎng)絡(luò )化并且互連－這增加了產(chǎn)品的復雜性。

　　有一點(diǎn)需要注意，軟件設計師在開(kāi)發(fā)、端口設計和實(shí)現軟件應用上面臨挑戰，而這些挑戰疊加在這些應用平臺上。同樣，軟件IP提供商也在經(jīng)歷設計、集成、測試和電源管理方面的挑戰。

　　媒體播放器架構

　　Tata Elxsi公司成功的獲得了不同應用的支持，其獨特的“媒體播放器架構”靈活、可升級、纖小、低維護且跨平臺便攜，適用于DVD播放器、便攜式播放器（PMP）和廣播媒體播放器（BMP），它可為數字媒體的任何應用領(lǐng)域所采用。

　　這種“媒體播放器架構”的特色包括面向對象的模塊式設計；明確的接口；標準化的且分類(lèi)的錯誤處理機制；響應信號的回叫（call-back）；寬松的耦合結構以及較小的占位面積。

　　與開(kāi)放源代碼相比，TataElxsi公司的“媒體播放器架構”具有可重新使用的部分，因此適合于廣播媒體。這些部分包括DVB－H和AV回放、 H264/MPEG-4/HEAAC/MP3解碼器支持、MPEG-4錄制、JPEG幻燈片放映、播放單管理以及常用　文件格式支持。

　　H264編碼器模塊式架構

　　實(shí)現硬件的還有一個(gè)挑戰是按模塊式設計中斷連續執行。TataElxsi公司開(kāi)發(fā)了支持基線(xiàn)和主測線(xiàn)的H264編碼器IP。這種編碼器在設計時(shí)還考慮了：模塊式架構、按應用執行架構/模塊級、干凈的界面以及易于修改和進(jìn)行接口的算法，定點(diǎn)執行（fixed-point implementation）。

　　H264 編碼器以TataElxsi公司豐富 的算法為特色，它支持運動(dòng)預測、速率控制、參考畫(huà)面選擇以及MB型預報，此外它還能分割算法并支持模塊式架構。由于可升級，這種架構可以跨可配置處理器、多核處理、DSP陣列和FPGA方案使用，并且已經(jīng)在不同的硬件方案上做為可配置的或通用處理器來(lái)使用。

　　結束語(yǔ)

　　如同所有的技術(shù)趨勢一樣，處于萌芽而正在成長(cháng)的可配置核心處理器產(chǎn)業(yè)繼續以功效為中心，功效的底線(xiàn)是成本的節省。特別是在半導體產(chǎn)業(yè)中，與競爭對手相比，這始終是一項優(yōu)勢。用戶(hù)需求的改變必須用最具成本效益的方案來(lái)滿(mǎn)足，同時(shí)不損害性能，這對進(jìn)入可配置核心處理器業(yè)務(wù)提供了廣泛的機會(huì )。

　　Tata Elxsi公司具有豐富的AV編碼器/譯碼器和媒體方案，這些方案的設計始終注意不斷變化的硬件平臺。這種模塊式設計方法適用于軟件IP，如用于完成“媒體播放器架構”的AV編碼器/譯碼器。這產(chǎn)生了更快的上市時(shí)間和可升級能力的優(yōu)勢。

圖1. 可配置技術(shù)的應用在世界范圍內在增長(cháng)，復合年增率（CAGR）為45%，
而非可配置核心處理器在過(guò)去三年一直呈現下降趨勢。

圖2. 工業(yè)、有線(xiàn)和移動(dòng)基礎設施和汽車(chē)應用仍是可配置核心處理器增長(cháng)比例最高的，
而非可配置核心處理器的應用的CAGR不過(guò)10%。

圖3. 媒體設備的連接網(wǎng)絡(luò )。

圖4. TataElxsi公司的“媒體播放器架構”。