TI OMAP3架構為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設備開(kāi)辟新天地

　　目前，個(gè)人通信技術(shù)領(lǐng)域最熱門(mén)的發(fā)展亮點(diǎn)之一就是顯示屏大于智能電話(huà)、而便攜性又強過(guò)筆記本電腦的產(chǎn)品。盡管這種新興市場(chǎng)細分中的產(chǎn)品并未獲得很好的定義，但有一點(diǎn)非常明確，那就是這些系統必須至少能夠通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò )或 WLAN 網(wǎng)絡(luò )提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，并可確保持續工作一整天。

　　我們將該市場(chǎng)領(lǐng)域的產(chǎn)品稱(chēng)作移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)設備（MID），這一稱(chēng)謂恰當地反映了處于高端電話(huà)與筆記本電腦之間的定位。MID的主要特性包括：

　　·無(wú)損互聯(lián)網(wǎng)功能，如特性齊全可支持所有插件與字體的瀏覽器；

　　·具備包括WiFi、WiMAX、3G蜂窩以及藍牙等在內的寬帶與個(gè)人連接功能；

　　·高分辨率顯示屏，可顯示整幅Web頁(yè)面；

　　·采用觸摸屏技術(shù)的直觀(guān)易用型用戶(hù)界面；

　　·單次電池充電即能工作一整天。

　　眾多制造商將在上述功能基礎上進(jìn)一步集成消費類(lèi)電子產(chǎn)品、計算機以及通信等功能。MID常見(jiàn)的其它特性將包括：

　　·蜂窩式語(yǔ)音服務(wù)；

　　·Web 2.0單次點(diǎn)擊式互動(dòng)(one-click interaction)，可為內容與服務(wù)提供提供框架；

　　·高清(HD)媒體播放器、攝像頭以及高清數碼相機；

　　·可提高工作效率的工具，如電子郵件以及通過(guò)即時(shí)消息、語(yǔ)音與視頻進(jìn)行，并能讀取和編輯標準PC文檔的一體化通信；

　　·支持GPS功能的地圖、交通信息更新以及駕駛導航等導航工具；

　　·支持3D圖形的豐富互動(dòng)游戲。

　　MID終端設備涵蓋的市場(chǎng)領(lǐng)域與特性集包括移動(dòng)電話(huà)、便攜式媒體播放器、便攜式導航工具和電子書(shū)等產(chǎn)品，具備無(wú)損耗互聯(lián)網(wǎng)能力；此外，還包括支持無(wú)線(xiàn)連接功能的網(wǎng)絡(luò )型筆記本電腦 (netbook)、移動(dòng)數字電視、移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò )設備以及虛擬世界系統等。由于這種新市場(chǎng)方興未艾，尚未完全定型，因此還會(huì )有眾多其他新式的MID應用不斷涌現。

　　盡管大多數MID主要針對個(gè)人消費者和企業(yè)用戶(hù)，但這種產(chǎn)品的高度靈活性使其也對縱向市場(chǎng)極具吸引力，如自動(dòng)零售貨柜、便攜式銷(xiāo)售點(diǎn)、便攜式醫療設備、個(gè)人醫療監控應用等，能夠適用于教育、商業(yè)、運輸、政府以及國防領(lǐng)域中多種不同的需求。隨著(zhù)不斷發(fā)展的技術(shù)使 MID 的便攜性不斷提升、功能不斷多樣化，這些產(chǎn)品必將日益改變移動(dòng)消費者與商務(wù)人士的生活方式。

三種類(lèi)型的MID

　　通常說(shuō)來(lái)，新興的MID可根據體積大小、銷(xiāo)售量以及功能性分為三種群組類(lèi)型。產(chǎn)品價(jià)格會(huì )根據功能的不同而有所差異，但系統價(jià)格一般趨向于在300美元左右。

　　我們將第一種類(lèi)型稱(chēng)作袖珍型MID(pocket MID)，其顯示屏約為3~5英寸，重量約四分之一磅（約 100克）。這種系統可提供電話(huà)服務(wù)，并能支持全面的 Web 瀏覽、多媒體、攝像功能以及適用于小型設備的其他功能等。

　　袖珍型MID比智能電話(huà)技術(shù)更先進(jìn)，預計在電話(huà)市場(chǎng)的銷(xiāo)量將達到數億部。目前，市場(chǎng)上的絕大多數智能電話(huà)均采用TI的OMAP技術(shù)。該技術(shù)基于低功耗ARM微處理器之上，充分發(fā)揮了TI在數字信號處理技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢。袖珍型MID充分利用底層硅芯片技術(shù)的最新開(kāi)發(fā)成果，功能得以不斷增強，并能確保在無(wú)需充電的情況下持續工作一整天。

　　這種新興市場(chǎng)的高端產(chǎn)品就是縮水版的筆記本電腦，即網(wǎng)絡(luò )筆記本，其市場(chǎng)銷(xiāo)量預計可達數千萬(wàn)部。這種系統的顯示屏約為 7 英寸或更大，重量達一磅（約450克），可提供全面的互聯(lián)網(wǎng)與多媒體功能，以及全面的高效率辦公性能。這種系統的功能性并不依賴(lài)于傳統的PC架構，可與基于A(yíng)RM 處理器的袖珍型MID一樣擁有出色的Web 瀏覽與多媒體功能。

　　我們將介于袖珍型MID與網(wǎng)絡(luò )筆記本之間的產(chǎn)品歸為各種不同的平板MID（tablet MID），其顯示屏尺寸約為4到7英寸之間，重量為0.5磅左右（約220克）。許多平板MID都會(huì )將MID的功能性與消費類(lèi)電子產(chǎn)品的功能相整合，如相機、攝像頭、導航系統、媒體播放器以及游戲機等。

　　與其他兩個(gè)類(lèi)型的產(chǎn)品相比，平板型產(chǎn)品的定義更加不明確，這也為其產(chǎn)品的創(chuàng )新創(chuàng )造了良好的機會(huì )。平板型產(chǎn)品可充分利用無(wú)線(xiàn)手機市場(chǎng)上硅芯片解決方案的電源優(yōu)化優(yōu)勢，能夠在不影響性能或功能的前提下提供高度的移動(dòng)便攜性。圖 1 顯示了三種 MID 產(chǎn)品類(lèi)型各自的主要特性與可選特性。

圖 1  MID的分類(lèi)與特性

MID的系統要求

　　由于MID可提供高度穩定的特性集，因此需要確保系統支持高性能。例如，MID可使消費類(lèi)應用具備互聯(lián)網(wǎng)連接功能，這不僅需要系統具備基本的通信功能，而且還要滿(mǎn)足消費者對這些應用已有的性能預期。

　　對數碼相機 (DSC) 來(lái)說(shuō)，新產(chǎn)品應當不僅支持800萬(wàn)~1200萬(wàn)像素的影像技術(shù)，還應滿(mǎn)足光學(xué)變焦、自動(dòng)對焦以及連續拍攝延遲少于 1 秒等眾多要求。攝像機則應支持影像穩定和HD錄制及回放功能。掌上游戲機應當具備3D圖形功能。媒體播放器則必須支持各種音頻、視頻格式，并具備高分辨率顯示功能。導航系統應當滿(mǎn)足用戶(hù)對GPS導航定位和實(shí)時(shí)交通信息更新的需求。Web瀏覽器則必須支持全屏顯示以及各種插件與字體等。上述要求僅是開(kāi)始，以后可能還要滿(mǎn)足其他消費類(lèi)應用的需求。

　　為了帶給各消費者最精彩的用戶(hù)體驗，MID必須將寬帶連接功能與個(gè)人通信需求進(jìn)行最佳整合。包括Wi-Fi、WiMAX、3G手機以及藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)等在內的各種廣域網(wǎng)和個(gè)人局域網(wǎng)技術(shù)的整合，確保支持多種不同模式的操作，以滿(mǎn)足各種無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接需求。GPS導航技術(shù)能通過(guò)同步和異步蜂窩式網(wǎng)絡(luò )為我們提供快速而準確的定位服務(wù)。通過(guò)適當的功能組合，消費者可隨時(shí)隨地實(shí)現互通互聯(lián)、娛樂(lè )并及時(shí)獲取信息，從而顯著(zhù)提高工作效率。

　　盡管MID系統在滿(mǎn)足上述性能要求的同時(shí)，還要盡可能滿(mǎn)足小型化、輕型化的要求，而且一次充電還要確保提供長(cháng)時(shí)間的操作與待機。MID面向的是對價(jià)格非常敏感的消費類(lèi)市場(chǎng)，因此制造商還要積極尋求以最低的成本實(shí)施設計方案的方法。為了適應日新月異的市場(chǎng)需求，開(kāi)發(fā)商必須能夠將初始設計盡快投放到市場(chǎng)，將令人振奮的產(chǎn)品盡快變?yōu)楝F實(shí)，滿(mǎn)足新的市場(chǎng)需求，并能為未來(lái)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鋪平道路。

硅芯片對MID的成功至關(guān)重要

　　底層硅芯片技術(shù)解決方案在滿(mǎn)足MID系統設計要求方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用。該解決方案必須提供專(zhuān)用處理和專(zhuān)用引擎來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)所需的通信和多媒體任務(wù)需求。

　　為了控制電路板的尺寸大小與制造費用，處理器必須提供集成多個(gè)處理器內核、海量存儲器和所有必需的系統外設的片上系統(SoC)。制造工藝與電路設計必須提高設備工作過(guò)程中單位功耗所能實(shí)現的最高性能，同時(shí)還應最大限度減小待機期間的漏電流。

　　通過(guò)節約功耗，制造商可在系統中使用更小型的電池，以實(shí)現體積小而重量輕的設計，同時(shí)更小型的系統和電池會(huì )為制造商提供更大的靈活性，使他們能夠設計出可吸引消費者的時(shí)尚美觀(guān)的產(chǎn)品。

　　此外，處理解決方案必須支持可編程功能，而且還要提供必需的系統和應用軟件以及簡(jiǎn)單易用的工具，從而加速開(kāi)發(fā)進(jìn)程、簡(jiǎn)化升級與修改設計的工作。

　　最后，硅芯片供應商必須為未來(lái)設備的發(fā)展制定策略，要求設備在不斷降低功耗的同時(shí)提供更高的性能和集成度以及更豐富的功能，這些都有助于系統制造商在新一代產(chǎn)品系列中充分發(fā)揮現有軟件開(kāi)發(fā)工作所積累的經(jīng)驗。

　　此形成對比的是，PC解決方案的主要設計目的并非在于滿(mǎn)足移動(dòng)工作要求，而且PC解決方案供應商為了滿(mǎn)足移動(dòng)應用需求幾乎必須完全從頭進(jìn)行全新的設計工作。與筆記本電腦相比，MID系統開(kāi)發(fā)人員可充分利用智能電話(huà)領(lǐng)域業(yè)經(jīng)驗證的成功解決方案，因為這種解決方案更有助于在降低功耗的同時(shí)提高性能，而且已經(jīng)具備專(zhuān)門(mén)針對無(wú)線(xiàn)手持設備的小型化和低成本優(yōu)勢。但是，上述技術(shù)對便攜式電腦來(lái)說(shuō)還有待評估。

OMAP 3平臺：適合MID的需求

　　TI 針對移動(dòng)系統的最新技術(shù)開(kāi)發(fā)成果是 OMAP 3系列應用處理器，旨在滿(mǎn)足MID系統的要求。OMAP 3平臺是業(yè)界首款基于超標量ARM Cortex-A8的應用處理器，能夠實(shí)現業(yè)界最高的處理性能與功耗比，比前代 ARM11內核提高了4倍之多。

　　ARM Cortex-A8在設計過(guò)程中借鑒了 TI 的成功經(jīng)驗，旨在實(shí)現眾多優(yōu)異特性，其中包括功能齊備的Web瀏覽、具有筆記本級效率的應用、約五秒鐘的快速啟動(dòng)時(shí)間等等。

　　此外，多內核OMAP 3平臺還集成了TI的TMS320C64xDSP、視頻影像加速功能以及專(zhuān)用的圖形引擎。OMAP 3 處理器的多媒體性能達到了全新的高度，其圖形功能是前代OMAP平臺產(chǎn)品系列的四倍，相機性能翻了一番，視頻功能則翻了兩番，而且還能播放和錄制720p HD視頻。圖2顯示了OMAP3440 處理器的內部模塊及其與系統其他部分的連接情況。未來(lái)的OMAP技術(shù)產(chǎn)品將憑借更高級別的集成，繼續以更低的功耗實(shí)現更高的性能。事實(shí)上，這些產(chǎn)品有些已經(jīng)投入開(kāi)發(fā)，而其它產(chǎn)品也已被列入計劃。

圖2  OMAP3440處理器與MID系統連接

　　此外，制造商還能尋求TI的幫助，加快MID系統的開(kāi)發(fā)速度。OMAP 3平臺包括系統軟件與多媒體框架，并支持廣泛使用的Linux、Microsoft Windows Mobile以及Symbian等操作系統。圖3顯示了整個(gè)平臺的整合情況。

圖3  MID軟硬件參考設計

　　在有助于簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程的相關(guān)資源中，包含有 Zoom 移動(dòng)開(kāi)發(fā)套件。該低成本平臺可用于各種操作系統，并支持各種不斷擴展的特性?；?OMAP3430 應用處理器的 Zoom移動(dòng)開(kāi)發(fā)套件具有豐富的特性，其中包括 TI 無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)、300 萬(wàn)像素攝像頭傳感器、3.7 英寸 TFT 觸摸屏顯示器以及 TV 輸出等。達到出產(chǎn)質(zhì)量要求的軟件參考設計包括 TI 基礎驅動(dòng)器、TI 多媒體框架與編解碼器以及全套第三方應用套件，并針對 Linux、Windows Mobile 以及 Symbian 軟件系統提供 UI。

低成本、高性能與低功耗的結合

　　同以PC領(lǐng)域為中心、為適用于MID的x86解決方案不同，OMAP 3平臺在尺寸、價(jià)格以及低功耗方面都有著(zhù)顯著(zhù)的優(yōu)勢。OMAP 3架構在同一器件中集成了所有內核性能、存儲器及系統外設，而以PC領(lǐng)域為中心的x86解決方案則需要將其功能分布到兩顆芯上，即CPU與芯片組上，該芯片組中包含了存儲器控制器、視頻解碼器、圖形引擎及I/O。因此，相對于最佳x86解決方案而言，OMAP 3平臺節約了約四分之三的芯片空間。

　　與基于x86的最佳內核不同，OMAP 3 Cortex-A8內核是一款具有堆棧式存儲器支持的單芯片解決方案，二者相結合可節約90%的板級空間，這對產(chǎn)品小型化至關(guān)重要。

　　盡管最佳的x86解決方案僅針對CPU采用45納米的CMOS工藝，但其所需的協(xié)系統控制器集線(xiàn)器則采用130納米的工藝技術(shù)。和CPU為了滿(mǎn)足PC市場(chǎng)需求而采用45納米工藝技術(shù)不同，TI 65納米的工藝是專(zhuān)為滿(mǎn)足移動(dòng)無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)需求而開(kāi)發(fā)的，因此在性能與功耗比方面，45納米工藝反而不及65納米工藝表現出色。

　　即便采用更高級的工藝技術(shù)，x86解決方案所需的裸片尺寸也是OMAP 3處理器的兩倍，且相當的性能需要消耗多得多的功耗。更小的裸片尺寸結合無(wú)線(xiàn)市場(chǎng)上產(chǎn)品的高銷(xiāo)量將有助于降低成本。單芯片OMAP 3平臺的成本不到最佳x86解決方案成本的一半，從而導致終端產(chǎn)品的價(jià)格也要低得多。

　　OMAP 3平臺可實(shí)現低功耗與高性能兩大目的，從而能夠充分利用TI創(chuàng )新型制造工藝與專(zhuān)有的 SmartReflex電源與性能軟件。頻率為800MHz的集成型OMAP 3處理器在最差情況下的功耗僅為750mW，而雙芯片x86解決方案處理器則要消耗 大約3至5W（是OMAP 3處理器的4~6倍多）。

　　系統其他部分的功耗也與內核類(lèi)似，因此TI解決方案就Web瀏覽與視頻回放而言可使電池工作時(shí)間達到原先的三倍。事實(shí)上，這可能是TI解決方案的功耗優(yōu)勢較為保守的數據，因為在一般操作情況下，OMAP 3處理器的功耗僅為25.6mW，而在相似情況下最佳x86解決方案的功耗則高達 160~220mW，也就是說(shuō)TI解決方案的功耗僅為其11~16%。

　　從一定程度上說(shuō)，部分功耗方面的優(yōu)勢要得益于OMAP 3平臺的低功耗工作性能，且Cortex-A8每 MHz 能源效率比最佳x86處理器要高出30%。而且，隨著(zhù)工藝與設計技術(shù)的進(jìn)步，OMAP 3的低功耗模式將會(huì )繼續降低功耗。

　　事實(shí)上，當OMAP 3處理器處于深度睡眠模式下時(shí)幾乎不會(huì )消耗任何電流，但卻能夠立即被喚醒，響應用戶(hù)指令。與此形成對比的是，最佳x86解決方案在省電模式下功耗約為80至100mW，因此在大多數使用情況下，OMAP 3器件完全工作時(shí)的功耗僅是 x86 解決方案在睡眠模式下所需的功耗。

　　就工作時(shí)間而言，基于OMAP 3平臺的系統在一整天無(wú)需再充電的情況下，完全可執行Web瀏覽、多媒體以及其它密集型任務(wù)，而基于最佳x86解決方案的系統卻只能持續工作幾個(gè)小時(shí)。在待機模式下，基于最佳x86解決方案的系統一天需充電數次，而OMAP 3處理器只需充電一次便可工作一個(gè)星期乃至更長(cháng)時(shí)間。

　　不同級別的功耗需要對應于不同的電池?；趚86解決方案的MID參考設計所需的電池尺寸與重量是OMAP 3設計方案的二至三倍，因而其終端設備不可能像OMAP 3設備一樣做到小型化。

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