DSP+通用處理器結(jié)構加速3G的無線多媒體應用-設計應用

精品文檔-下載后可編輯DSP+通用處理器結(jié)構加速3G的無線多媒體應用-設計應用寬帶無線設備對信號處理提出了較高要求，數(shù)據(jù)業(yè)務集中的2.5G和3G應用需要更強的處理能力。為了獲得多媒體效果，如短消息、視頻會議和3D交互式游戲等等，供應商不僅需要滿足基帶信號處理的需求，還必須滿足無線系統(tǒng)的多媒體處理功能。因此，下一代基于DSP和通用處理器結(jié)構的應用將有很高的性能，通過使用為多媒體特別設計的硬件擴展將使性能大大提高。

在2.5G和3G無線通信市場，高帶寬無線設備將有兩部分構成，基于數(shù)字信號處理的結(jié)構完成實時信號處理，通用的處理器完成控制功能。這種結(jié)構讓設備制造商可以靈活的選擇已有的的處理器類型以地執(zhí)行這項任務。通用處理器可以有效的控制操作系統(tǒng)和文件管理功能，這時大量復雜的通信和多媒體任務可用一個DSP來有效的處理。

這種設計方法在無線手持設備和PDA解決方案中是普遍的選擇。把多媒體任務交給DSP同時保留通用處理器的命令和控制功能可以將功耗降到以及優(yōu)化處理過程。這樣一來，可以有更多的處理能力用來處理3G中集中具有豐富特征的圖形應用。另一方面，眾多的單一內(nèi)核結(jié)構可以將處理器資源的主要部分用于支持操作系統(tǒng)。

無線手持設備上的多媒體應用都是高效率多媒體的編解碼。大量的數(shù)據(jù)通過一個相對窄的無線信道進行傳輸，這就需要對數(shù)據(jù)進行壓縮。但是對復雜的編解碼器卻即沒有足夠的空間預算也沒有足夠的功率預算。

對諸如MPEG-x,H.26x,MotionJPEG等等的圖像編解碼算法的研究表明，一些相對少數(shù)的功能占據(jù)了目前多媒體代碼的主要部分。實際上，在一個典型的MPEG-4編解碼器中，四種功能大約占據(jù)了整個處理過程的80%。這些普通的功能是離散余弦變換及其反變換、像素插值和運動估計。如果能有效的提高硬件中的這些功能塊的速度，那么3G的目標就可以達到，即在移動設備上完成新的多媒體應用。

例如，以每秒15幀的速度完成MPEG-4的解碼就會耗盡一個基于RISC處理器的所有資源，然而一個DSP卻有足夠的計算能力能輕易的完成這樣的任務。一個MPEG-4解碼器要求通用的基于RISC的處理器每秒運行153百萬個處理周期(Mpcs)，而對帶有硬件加速的DSP卻只需21Mpcs。

多媒體的發(fā)展允許無線設備制造者在單一設備上提供更多的寬帶應用，如移動影視和互動游戲。不過，一些通用處理器也具有提供無線設備所需的顯示特征豐富的多媒體如短的影視片段、多媒體消息和電子郵件的能力。

加速器的集成

確定了多媒體的功能，讓我們知道了加速器的應用，下一個問題就是哪一種加速技術在2.5G和3G設備重有效。

一些硬件加速器并沒有完全和處理核集成在一起。也就是說，處理核有不同于加速器的自己的寄存器和其他資源。在這種結(jié)構中，加速器必須依靠處理內(nèi)核來從核的寄存器中傳輸數(shù)據(jù)到加速器的寄存器中進行處理。當這項任務完成后，核又將把數(shù)據(jù)從加速器的寄存器調(diào)回它自己的寄存器。在一個計算量大的編解碼器中，這種大量的數(shù)據(jù)傳輸將降低算法的整體處理速度并且消耗大量的電池功率。

一種更有效的變化是將加速器和處理核完全集成在一起。由于置入了TI的C55x核，處理器和加速器共享寄存器和其他的資源，從而減少了數(shù)據(jù)的中間傳輸。另外，處理器將不會由于經(jīng)常性地訪問寄存器而受到困擾。

對于一個加速器單元來說，這種集成方法的另外一個特征是處理器和加速器的接口是公開的。假如這個接口遵守一個公開的標準，比如ISA的擴展接口，將來如果需要滿足不同的需求，就易于與核配合工作。

隨著集成了多媒體功能的DSP硬件的應用，移動設備可以以每秒30幀的速度，輕松完成視