应用处理器浮出水面

2004年5月A版

多年来，DSP最擅长的是数字信号处理，分通用与专用。专用满足特定市场的大量需要，如DVD芯片等。现在通用DSP在结构上也不那么单一了，例如，通用DSP中嵌入RISC内核及各种功能、接口，出现了满足数码相机与音频、视频流的流媒体处理器；DSP与MCU融合，诞生了DSC（数字信号控制器)，满足电机等既需要实时控制又需要中等速度处理的应用。

近两、三年来，应用处理器随着手机的升温而热起来。应用处理器不再强调其是DSP、CPU还是MCU，更关心的是处理器能满足哪类应用。在应用处理器中，当然要数手机用处理器最眩最亮了，处理器往往为双核结构，有的还是三核，外加各种音视频、图像加速器，功耗更低，价格也能被接受，使手机又像电脑，又似电视，又是相机，又能导航，真正成了散发无穷魅力的小精灵。为了实现这一梦想，一些芯片巨头凭着在处理器方面的设计实力与前沿的制造工艺，在这“小手机/大市场”的领域劈波斩浪、激流勇进。

TI：OMAP 2性能高

为了开辟手机芯片市场，TI专门成立了平行于DSP组的无线芯片组，下设OMAP分部，专门为手机开发处理器。去年TI推出了OMAP 1应用处理器，主要针对语音通信，其中一款三核结构产品集成了modem(调制/解调器)与ARM9内核，而modem中有ARM7+TI C55DSP。OMAP 1已大量应用于Nokia手机之中。

今年2月，该公司又面向高端智能市场推出了OMAP2，可以支持3D游戏、4百多万像素相机、数码摄像机、TV等功能。4月1日，该公司全球芯片组市场销售总监Tom Pollard先生向记者介绍了OMAP 2。OMAP2采用了独特的模块化的多引擎结构：利用了ARM11的微架构，速度达到330MHz~1GHz，并集成了modem部分，而modem部分里面有ARM11+C55内核，因此OMAP2为一款高性能的三处理器结构产品。

不仅如此，OMAP2还采用了图形与基于TI DSP的视频、音频与影像加速器，使之能完成高品质的多媒体功能。

当记者问到为何立即把modem集成在OMAP2中时，Pollard回答是：“一般市场是从高端开始开发的，客户需要单独的应用处理器来开发高档的产品，之后大家追求成本更为降低的版本。”因此OMAP 2下一步会发售ARM11+C55的单独modem芯片。

OMAP1已被TI的老搭档Nokia等公司大量采用。凭借OMAP应用处理器在市场上的成功，TI试图把战火曼延到高通公司垄断的CDMA市场。去年底，TI与STM联合开发标准cdma2000 1xEV-DV芯片组解决方案。

与TI把基带(含modem)与应用处理器集成在一起的方式不同，大多数手机芯片厂商的方案仍然是把基带和普通应用处理器功能分开的，Agere公司更分成了三个独立的处理区域：通信软件处理器、应用处理器以及基带处理器(见本刊04年2月上半月88页报道)。主张分开也有充分的理由：这样避免了与通信模块的资源冲突。但公说公有理，婆说婆有理，很难决定，只能从芯片性能进行分析了。

瑞萨处理器：功耗省

日本Renesas（瑞萨)公司在今年3月IIC展会期间也介绍了其应用于下一代移动电话设计的应用处理器理念。其应用处理器是与基带处理器分离的专用处理器，主要实现高级处理应用程序。因此“现有手机+应用处理器”，就可开发出高端手机。与基带处理器分离的原因是必须处理网络信号，繁重的程序下载会大大影响了基带的性能。所以分离后可简化项目的开发，有助于缩短产品的上市的时间。

瑞萨的应用处理器是DSP+CPU的双核结构，为了降低功耗，瑞萨采用了电源切断功能(如图1），平时Vcc驱动子系统工作，Vcc主系统被切断，这样达到了超低功耗节电模式，待机状态只消耗约10μA的电流。

Intel：PXA系列价格廉

在CPU与闪存市场称雄的Intel，去年2月也以“单芯片无线互联网”技术的口号，用PXA800F手机处理器向手机市场进军。这是一款基带处理器，针对语音通信和互联网接入功能，内部集成了主频为312MHz的Intel Xscale处理器，并含片上闪存和SRAM。此外，还有一个采用Intel微信号架构的104MHz信号处理器，该微架构中也带有片上集成闪存和SRAM，面向GSM/GPRS。其中，微信号架构采用改良过的Harvard架构，双MAC，笔者推测是DSP结构。Intel非常自信地报出了其价格：1万块批量采购价约为35美元/块。尽管目前未见到有基于该处理器的手机上市，但Intel发言人称国内企业正在紧锣密鼓地研制这类手机。

为了满足手机对视频流等多媒体的需要，今年4月12日，Intel在京又隆重发布了基于Xscale技术的全新系列处理器——PXA27x，可赋予手机或其他手持设备多种无线宽带接入能力及全动态视频能力，同时为PDA带来DVD画质的视频播放能力。因此，该产品定位于新一代蜂窝电话和无线PDA处理器。

PXA27x系列集成了Intel无线MMX技术，可提供额外的性能来支持3D游戏和高级视频，同时延长电池使用时间。新芯片还可利用无线SpeedStep低功耗技术，通过智能管理电压和频率变化，实现节省高达55%的功耗。为了帮助提高可拍照手机的能力和质量，还集成了Intel快速捕捉技术，从而使相机达到4M或更多M像素，以实现捕获数字图像、视频和实时预览的应用。

Intel同时还发布了该处理器的配套芯片—2700G多媒体加速器，提供DVD视频播放，同时支持多种格式的视频多媒体内容。

至此，手机用基带处理器、应用处理器、多媒体加速器Intel全具备了。Intel对PXA27x处理器的报价是：1万块为32美元/块左右，2700G多媒体加速器为17美元/块。

Intel凭借着在PC领域的人缘，拉来了一批试图从PC世界向消费领域进军的厂商来支持，在4月12日的新闻发布会上，甚至还请来了国内著名电信运营商、设备制造商、内容提供商等捧场参与。

Cradle：性能可扩展

除了手机，在视频流应用市场，不得不提到一家有趣的小公司——Cradle及其发明。在今年2月美国的Electronic Summit2004会议上，美国Cradle公司介绍了满足视频通信的多处理器DSP解决方案，语出惊人，号称做出了第三代处理器架构。

“第一代DSP是无VLIW（超长指令字)的DSP，主要是16/32位产品，例如TI的C54,C55系列；第二代是VLIW产品，主要是128/256位产品，例如TI的C62，C64系列。”Cradle行销部高级副总裁Chuck Fox先生说。而第三代DSP架构采用无VLIW编程法，却可实现VLIW才能达到的复杂性。

为了满足视频流需要强大的运算与处理能力，Cradle公司CT3400多处理器DSP由两部分组成(图2)：计算子系统中有8个260MHz DSP，4个260MHz CPU；可编程的I/O子系统有2个260MHz CPU，128个可编程的I/O。

Cradle产品的设计解决方案除了多处理器，还有软IP和开发系统。CT3400是该公司的第一款产品，价格低于50美元/块，未来将向两个分支领域发展：CPU数目减少同时功耗更低；或DSP和CPU数目增加，高性能或大量产品需要。■

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