DSP+通用处理器结构加速3G的无线多媒体应用

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                    　　宽带无线设备对信号处理提出了较高要求，数据业务集中的2.5G和3G应用需要更强的处理能力。为了获得多媒体效果，如短消息、视频会议和3D交互式游戏等等，供应商不仅需要满足基带信号处理的需求，还必须满足无线系统的多媒体处理功能。因此，下一代基于DSP和通用处理器结构的应用将有很高的性能，通过使用为多媒体特别设计的硬件扩展将使性能大大提高。



　　在2.5G 和 3G无线通信市场，高带宽无线设备将有两部分构成，基于数字信号处理的结构完成实时信号处理，通用的处理器完成控制功能。这种结构让设备制造商可以灵活的选择已有的的处理器类型以最好地执行这项任务。通用处理器可以有效的控制操作系统和文件管理功能，这时大量复杂的通信和多媒体任务可用一个DSP来有效的处理。
　　这种设计方法在无线手持设备和PDA解决方案中是普遍的选择。把多媒体任务交给DSP同时保留通用处理器的命令和控制功能可以将功耗降到最小以及优化处理过程。这样一来，可以有更多的处理能力用来处理3G中集中具有丰富特征的图形应用。另一方面，众多的单一内核结构可以将处理器资源的主要部分用于支持操作系统。
　　无线手持设备上的多媒体应用都是高效率多媒体的编解码。大量的数据通过一个相对窄的无线信道进行传输，这就需要对数据进行压缩。但是对复杂的编解码器却即没有足够的空间预算也没有足够的功率预算。
　　对诸如MPEG-x, H.26x, MoTION JPEG等等最流行的图像编解码算法的研究表明，一些相对少数的功能占据了目前多媒体代码的主要部分。实际上，在一个典型的MPEG-4编解码器中，四种功能大约占据了整个处理过程的80%。这些普通的功能是离散余弦变换及其反变换、像素插值和运动估计。如果能有效的提高硬件中的这些功能块的速度，那么3G的目标就可以达到，即在移动设备上完成新的多媒体应用。
　　例如，以每秒15帧的速度完成MPEG-4的解码就会耗尽一个基于RISC处理器的所有资源，然而一个DSP却有足够的计算能力能轻易的完成这样的任务。一个MPEG-4解码器要求通用的基于RISC的处理器每秒运行153百万个处理周期(Mpcs)，而对带有硬件加速的DSP却只需21 Mpcs。
　　多媒体的发展允许无线设备制造者在单一设备上提供更多的宽带应用，如移动影视和互动游戏。不过，一些通用处理器也具有提供无线设备所需的显示特征丰富的多媒体如短的影视片段、多媒体消息和电子邮件的能力。
　　加速器的集成
　　确定了多媒体的功能，让我们知道了加速器的应用，下一个问题就是哪一种加速技术在2.5G 和 3G 设备重最有效。
　　一些硬件加速器并没有完全和处理核集成在一起。也就是说，处理核有不同于加速器的自己的寄存器和其他资源。在这种结构中，加速器必须依靠处理内核来从核的寄存器中传输数据到加速器的寄存器中进行处理。当这项任务完成后，核又将把数据从加速器的寄存器调回它自己的寄存器。在一个计算量大的编解码器中，这种大量的数据传输将降低算法的整体处理速度并且消耗大量的电池功率。
　　一种更有效的变化是将加速器和处理核完全集成在一起。由于置入了TI的C55x核，处理器和加速器共享寄存器和其他的核心资源，从而减少了数据的中间传输。另外，处理器将不会由于经常性地访问寄存器而受到困扰。
　　对于一个加速器单元来说，这种集成方法的另外一个特征是处理器和加速器的接口是公开的。假如这个接口遵守一个公开的标准，比如ISA的扩展接口，将来如果需要满足不同的需求，就易于与核配合工作。
　　随着集成了多媒体功能的DSP硬件的应用，移动设备可以以每秒30帧的速度，轻松完成视频的编解码工作。这对于大多数手持设备来说是相当高端的性能。而且这种应用的功耗将低于50mW，确保了移动设备电池工作时间的延长。
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