瑞薩推首款內置圖像識別功能車(chē)用雙核SoC

       為新一代汽車(chē)信息系統實(shí)現了1,920MIPS的出色性能和單芯片解決方案?

        瑞薩科技公司1月19日在東京宣布推出SH7776（SH-Navi3），該產(chǎn)品應用于由汽車(chē)導航系統演變而來(lái)的新一代高性能汽車(chē)信息終端、具有片上增強型圖形功能和高性能圖像識別處理功能的雙核片上系統（SoC）器件。SH7776（SH-Navi3）在單個(gè)芯片上整合了2個(gè)CPU內核，并且實(shí)現了1,920M條指令/秒（MIPS）的出色處理性能，其處理速度是瑞薩科技早期單芯片SoC產(chǎn)品的2倍。將于2009年4月開(kāi)始在日本發(fā)售樣品。

        瑞薩科技公司在面向汽車(chē)導航系統的微處理器市場(chǎng)上的份額居全球首位*1，并且SH-Navi系列*2-用于實(shí)現對高性能汽車(chē)導航系統至關(guān)重要的功能（如3-D圖形）的單芯片SoC器件-現在已被應用到多種高端產(chǎn)品中。汽車(chē)導航系統將演變成“新一代汽車(chē)信息中心”，在駕駛的同時(shí)，它還在汽車(chē)信息控制以保證便利性、安全性和環(huán)境研究方面起到重要作用。新型SH7776雙核SoC器件在單個(gè)芯片上提供了對“新一代汽車(chē)信息中心”至關(guān)重要的性能和功能。它能夠顯示逼真的彩色3-D圖形來(lái)實(shí)現多媒體、信息通信以及導航應用；顯示2-D/3-D圖形來(lái)實(shí)現圖形用戶(hù)界面（GUI）*3，進(jìn)而加強用戶(hù)友好性；并且為車(chē)道檢測和前車(chē)跟蹤之類(lèi)的功能實(shí)現圖像識別。除此之外，還在芯片上嵌入了可以加強雙核架構的系統可靠性的功能。

        SH7776（SH-Navi3）的特性如下：

         1.雙核架構，可以實(shí)現高達1,920MIPS的出色處理性能

        SH7776（SH-Navi3）整合了瑞薩科技公司的2個(gè)在汽車(chē)導航系統之類(lèi)的應用領(lǐng)域得到認可的SH-4A高性能32位CPU內核，并且在低功模式和533MHz的工作頻率下提供了高達1,920MIPS（960MIPS×2）的出色處理性能。這大約是瑞薩科技公司第二代汽車(chē)導航系統用SoC產(chǎn)品（SH-Navi2）的處理性能的2倍，并且全面支持顯示各種圖形所需的高速、復雜信息處理功能以及圖像識別功能。

        2.用于顯示更逼真的彩色3-D圖像的3-D圖形引擎和2-D/3-D圖形處理器

        3-D圖形引擎整合了英國Imagination科技有限公司（IMG）的PowerVR*4SGX-高級3-D圖形IP。它實(shí)現了約為PowerVRMBX（其用于早期的SH-Navi1和SH-Navi2中）2倍的多邊形性能。這不但支持導航應用中的3-D渲染，而且還支持多媒體應用，如需要更逼真的彩色3-D渲染的人機接口（HMI）。

        SH7776（SH-Navi3）還包含用于詳細地圖渲染的2-D和3-D圖形處理器以及更簡(jiǎn)便易用的操作屏幕。支持的特性包括2-D渲染功能（如粗線(xiàn)渲染）以及用于加強三維性的3-D渲染功能（如三角3-D渲染）和用于實(shí)現更逼真紋理的紋理影射。它們代表地圖上的各種3-D物體（如高層建筑），并且實(shí)現了詳細的高級GUI以及地圖、圖標和菜單。

        3.業(yè)內首款面向汽車(chē)導航系統、具有片上圖像識別處理功能的雙核SoC產(chǎn)品

        SH7776（SH-Navi3）是業(yè)內首款雙核SoC產(chǎn)品，整合了圖像識別處理功能，如駕駛輔助系統的車(chē)道檢測。瑞薩科技公司已經(jīng)開(kāi)始批量生產(chǎn)具有片上圖像識別處理功能的SH7774（SH-Navi2）。新型SH7776（SH-Navi3）基于上一代產(chǎn)品之上，能夠提供更高的性能，并且通過(guò)更高的內部并行化和加倍的總線(xiàn)寬度將處理速度加快了近3.5倍。

        它能夠同時(shí)實(shí)時(shí)地執行多個(gè)外部環(huán)境識別程序，如車(chē)道檢測和前車(chē)檢測與跟蹤。這簡(jiǎn)化了駕駛安全性改進(jìn)步驟。

        并且，失真補償模塊能夠將照相機采集到的圖像數據轉化成任何形狀。例如，從配有魚(yú)眼透鏡的照相機上采集的圖像數據可用于生成汽車(chē)外設的鳥(niǎo)眼視圖。

        4.DDR3-SDRAM存儲器接口和PCIExpress接口，可以實(shí)現超高速數據傳輸

        SH7776（SH-Navi3）是業(yè)內首款面向汽車(chē)導航系統的雙核SoC，其整合了DDR3-SDRAM存儲器接口-用于連接高速DDR3-SDRAM、工作頻率為533MHz的雙通道16位專(zhuān)用總線(xiàn)接口，從而實(shí)現了最高速度為4.27Gb/s的超高速數據傳輸?？梢酝瑫r(shí)訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用總線(xiàn)的2條通道。

        并且，PCIExpress接口*5的專(zhuān)用I/O能夠在250Mb/s的最高速度下將數據寫(xiě)入帶有PCIExpress接口的外部器件上或從其中讀取數據。

        5.各種用于提高汽車(chē)信息終端用戶(hù)友好性的外設功能，包括串行ATA接口

        SH7776（SH-Navi3）整合了汽車(chē)導航系統所需的片上外設模塊，包括用于實(shí)現高速硬盤(pán)連接的串行ATA接口*6、帶有音頻編碼器的聲音接口、USB版2.0Host/Function接口、用于接收地面數字電視廣播的TS接口和GPS*7基帶處理模塊。各種外設功能讓元件數量減少和以更低的成本實(shí)現高性能系統成為可能。

        6.提高了雙核系統的可靠性，并且縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間

        雙核架構支持下面2類(lèi)處理，從而能夠靈活地滿(mǎn)足各種用戶(hù)要求。

        對稱(chēng)多處理（SMP）：在這里，在單個(gè)OS內運行的單個(gè)程序的運行可以在2個(gè)CPU內核之間進(jìn)行分配，從而實(shí)現了并行處理。

        不對稱(chēng)多處理（AMP）：在這里，不同的OS（或相同OS的多個(gè)實(shí)例）和完全不同的程序在各個(gè)CPU內核上運行。

        注意：在這種情況下，在芯片內采用了允許2個(gè)OS協(xié)同操作的機制和讓2個(gè)OS分開(kāi)運行的機制（這種機制可以防止一個(gè)CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲器的某個(gè)區域的時(shí)候，另一個(gè)CPU訪(fǎng)問(wèn)和修改該存儲器的相同區域內的數據）。

        由于是在硬件（在SH7776芯片中）中實(shí)現這類(lèi)通常在軟件中實(shí)現的支持，所以可以為采用雙核處理器的系統開(kāi)發(fā)實(shí)現高可靠性。

        <產(chǎn)品背景資料>

        近年來(lái)，汽車(chē)信息終端（如汽車(chē)導航系統）開(kāi)始提供越來(lái)越先進(jìn)的導航功能，包括3-D顯示、更高的可識別性和更強的真實(shí)性。需求日漸增多的功能包括用于加強簡(jiǎn)便易用性的顯示功能、通過(guò)手機鏈路實(shí)時(shí)地獲取信息、娛樂(lè )信息系統功能（如音樂(lè )和視頻回放）、地面數字電視廣播接收、甚至安全駕駛輔助系統的某些功能。隨著(zhù)這些系統具有的功能越來(lái)越多和變得越來(lái)越復雜，它們逐漸演變成了用以在駕駛的同時(shí)保證便利性、安全性和環(huán)境研究的汽車(chē)信息控制功能的核心。

        更高的性能需要處理器或片上系統（SoC）器件處理這類(lèi)應用所需的大量信息，但是通過(guò)更加精密的工藝或者更快的操作速度來(lái)滿(mǎn)足這種需求導致了功耗增加等問(wèn)題的出現。作為對市場(chǎng)需求的回應，越來(lái)越多地使用多核技術(shù)（在那里，在單個(gè)芯片上整合了多個(gè)CPU，并且各個(gè)CPU內核以并行或者分布式的方式處理各項處理任務(wù)以便提高效率）來(lái)提升CPU性能和降低功耗。

        瑞薩科技公司早些時(shí)候采用了多核技術(shù)，并于2008年推出了帶有2個(gè)SH-4ACPU內核的SH7786雙核處理器（在533MHz的工作頻率下，其最高性能為1,920MIPS）。

        為了滿(mǎn)足市場(chǎng)對汽車(chē)信息終端用多核SoC器件的需求，瑞薩科技公司開(kāi)發(fā)了SH7776雙核SoC-SH-Navi系列的新成員，其推動(dòng)了汽車(chē)導航系統的發(fā)展，為其搶占了很大的市場(chǎng)份額，并且還在汽車(chē)導航系統領(lǐng)域得到了大家的認可。SH7776整合了2個(gè)SH-4ACPU內核，支持高性能和更快的圖形功能-圖像識別處理功能，并且提供了大量高功能接口。

        <產(chǎn)品詳情>

        CPU內核

        SH7776采用整合了瑞薩科技公司的2個(gè)SH-4A32位精簡(jiǎn)指令集計算機（RISC）CPU內核的核心架構。它支持對稱(chēng)多處理（SMP）（在這里，在單個(gè)OS內運行的單個(gè)程序的運行可以在2個(gè)CPU內核之間進(jìn)行分配）和不對稱(chēng)多處理（AMP）（在這里，不同的OS（或相同OS的多個(gè)實(shí)例）和完全不同的程序在各個(gè)CPU內核上運行）。這為用戶(hù)提供了最大的系統配置靈活性。提供的偵測控制器支持SMP。它從2個(gè)CPU內核上處理內部高速緩存的數據更新，并且保持高速緩存的相關(guān)性。

        并且，時(shí)鐘頻率和4個(gè)低功耗模式中的任何一個(gè)都可以針對各個(gè)CPU單獨設置。例如，當只有1個(gè)CPU內核工作時(shí)，另一個(gè)CPU內核可以設置成低功耗模式來(lái)降低功耗。這樣就可以在滿(mǎn)足系統的處理要求的同時(shí)，保持總功耗最低。

        各個(gè)CPU內核都配有1個(gè)最高工作頻率為533MHz的浮點(diǎn)處理單元（FPU）。這些FPU支持單精度和雙精度計算，并且可以在7.46GFLOPS（10億次浮點(diǎn)運算/秒）的單精度模式下實(shí)現最高處理性能。這可以加快靜止圖象和視頻的編解碼器處理。

        并且，大多數為采用了基于SH-4A內核（如SH-Navi1）的SoC器件的產(chǎn)品而開(kāi)發(fā)的現有軟件資源都可以重新跟SH7776（SH-Navi3）一起使用，而無(wú)需修改。這有助于縮短系統開(kāi)發(fā)所需的時(shí)間。

        3-D圖形引擎

        先進(jìn)的著(zhù)色引擎采用了IMG的PowerVRSGX3-D圖形IP，支持各個(gè)頂點(diǎn)和單個(gè)像素的陰影處理，從而實(shí)現了更加逼真的圖像渲染。使用行業(yè)標準APIOpenGL®ES*8保證嵌入式應用的可升級性。

        圖像識別處理功能

        圖像處理要求在照相機和其它傳感器采集到的圖像數據的基礎上識別駕駛環(huán)境的情況。SH7776采用了圖像識別處理IP，其通過(guò)更高的內部并行化和加倍的總線(xiàn)寬度提供了比早期SH7774的IP約快3.5倍的處理性能。內部處理已經(jīng)從8位上升到了16位格式，從而能夠支持高分辨率照相機。在眾多片上外設功能中，特別適于汽車(chē)圖像識別處理系統的是3通道視頻輸入接口和支持的分辨率高達WXGA（1,280×768像素）的雙通道顯示器功能。瑞薩科技公司還計劃推出具有近200種功能的圖像識別庫產(chǎn)品來(lái)簡(jiǎn)化圖像識別應用的開(kāi)發(fā)。

        DDR3-SDRAM存儲器接口

        SH7776具有用于連接高速DDR3-SDRAM、工作頻率為533MHz的雙通道16位專(zhuān)用總線(xiàn)接口，能夠實(shí)現最高速度為4.27Gb/s的超高速數據傳輸?？梢酝瑫r(shí)訪(fǎng)問(wèn)專(zhuān)用總線(xiàn)的2條通道。例如，DDR存儲器的各個(gè)模塊可以分別分配給圖形顯示器和CPU，從而同時(shí)實(shí)現了高級圖形顯示和高速處理，或者各個(gè)模塊被分配給2個(gè)CPU內核。

        資源分配可以根據產(chǎn)品概念來(lái)進(jìn)行，從而為提升系統性能提供了一種簡(jiǎn)便方法。

        封裝

        采用的封裝為653-引腳BGA（25mm×25mm）。

        開(kāi)發(fā)環(huán)境

        E10A-USB片上調試仿真器的多核版本可用作開(kāi)發(fā)環(huán)境。它支持并行執行、并行中斷、單CPU中斷和重新執行以及同步調試功能，從而為開(kāi)發(fā)人員提供了極大的靈活性。

        還提供具有如下特性的用戶(hù)系統開(kāi)發(fā)參考平臺，從而讓用戶(hù)能夠進(jìn)行有效的系統開(kāi)發(fā)。

        包含面向汽車(chē)信息系統的外設電路，從而為用戶(hù)系統提供了準確的器件驗證環(huán)境。

        可用作應用軟件等的軟件開(kāi)發(fā)工具。

        輕松添加定制用戶(hù)功能。

        <開(kāi)發(fā)環(huán)境補充>

        除了上述開(kāi)發(fā)環(huán)境，目前正在開(kāi)發(fā)分布式功能系統構建支持技術(shù)，它可以簡(jiǎn)化采用多核產(chǎn)品的分布式功能系統的開(kāi)發(fā)。將于2009年晚期開(kāi)始供應該產(chǎn)品。

        在分布式功能系統中，多核處理器的各個(gè)CPU內核均被分配給特性或功能不同的獨立系統（領(lǐng)域）。各個(gè)CPU內核協(xié)同工作，為整個(gè)系統提供聯(lián)合操作。瑞薩科技公司的分布式功能系統構件支持包括可以在多個(gè)領(lǐng)域的OS之間實(shí)現集成的通信接口技術(shù)-EXREAL-ExARIA*9-和可以防止OS間干擾的技術(shù)-EXREAL-ExVisor*9。它消除了為實(shí)現多核協(xié)同工作而構建新型復雜軟件的需求，并且允許重新使用很多最初設計用于單OS系統的現有軟件資源。這樣就能夠利用多核產(chǎn)品在短時(shí)間內構建分布式功能系統。并且，它為多個(gè)運行不同的OS的CPU內核實(shí)現了可靠操作。

        瑞薩科技公司通過(guò)下列手段不斷推動(dòng)汽車(chē)導航系統市場(chǎng)的進(jìn)步：及時(shí)推出新產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，利用多核技術(shù)開(kāi)發(fā)新型SoC器件來(lái)提升CPU性能、提高速度和為高端系統實(shí)現先進(jìn)功能，以及通過(guò)能夠為低端和中級系統提供高性能和先進(jìn)功能的產(chǎn)品而一路向前。

        <注釋>

        1．SH-Navi系列：面向信息終端（如汽車(chē)導航系統）、基于瑞薩科技公司SuperH™32位RISCCPU內核的SoC產(chǎn)品系列。目前，該系列的3款產(chǎn)品均已進(jìn)入批量生產(chǎn)階段，包括帶有片上圖像識別處理引擎的SH7774。

        2.SuperH是瑞薩科技公司的商標。

        3.圖形用戶(hù)界面（GUI）：一種用戶(hù)界面，在那里信息以圖形的方式顯示，并且可以通過(guò)點(diǎn)擊器件之類(lèi)的方式進(jìn)行直觀(guān)操作。

        4.PowerVR是英國Imagination科技有限公司的商標或注冊商標。

        5.PCIExpress接口：一種用于串行數據傳輸的I/O接口。

        6.串行ATA接口：用于連接個(gè)人計算機和存儲器件（如硬盤(pán)驅動(dòng)器）的IDE（ATA）標準的延伸。

        7.GPS代表“全球定位系統（GlobalPositioningSystem）”。

        8.OpenGL®ES是美國行業(yè)領(lǐng)袖SiliconGraphics公司開(kāi)發(fā)的、用于實(shí)現3-D圖形處理的編程接口，其特點(diǎn)在于平臺獨立性。它是用于嵌入式系統的API，相當于OpenGL的子集。標準制定組織KhronosGroup規定了其指標。

        9.EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor：這些是與Hitachi公司合作開(kāi)發(fā)的，是一項面向采用瑞薩科技公司ExrealPlatform™（其提供了集成式解決方案，從片上系統（SoC）器件到用戶(hù)系統開(kāi)發(fā)）中使用的多核架構的分布式功能系統的技術(shù)。（ExrealPlatform™是主平臺，為獨立專(zhuān)用平臺的開(kāi)發(fā)提供了基礎。）

        *上面提到的其他產(chǎn)品名稱(chēng)、公司名稱(chēng)或品牌均為其各自所有者的財產(chǎn)。

        <典型應用>

        汽車(chē)信息終端：汽車(chē)導航系統等

        游戲控制臺等