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手机平台的架构之争:RISC vs. DSP
 

【作者: 歐敏銓】2005年12月05日 星期一

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随着手机的功能日益多样化,这个小盒子中的硬件架构也不断演化,而其中的心脏无疑是微处理器的平台。这个市场不像PC一样由Intel一家独大,而是有许多厂商在其中共同角逐,例如TI的OMAP、Freescale的i系列、Intel的Xcale、ST的Nomadik、Philips的Nexperia、ADI的Blackfin等等。


由于各家的技术背景不尽相同,为了满足愈来愈复杂的应用功能,各个厂商所提出的平台解决方案也存在着不小的差异性,不过大体来说,各个方案主要的不同点,就在于对控制与讯号处理功能上的因应作法。以控制功能来说,本来就属于RISC核心的专长;但若要有效率的对影、音频号做编码或译码处理,采用DSP是很自然的选择。


因此,理想上的作法是同时采用两颗处理器核心,一颗是RISC,一颗是DSP,再让两者能分工合作即可。最标准的例子便是TI的OMAP,其中的ARM核心为系统主要处理器,搭配高阶操作系统(如Symbian、WinCE、Linux),控制的单元包括System DMA、Traffic controller、MPU Interface、LCD controller、MMU和Cache及安全系统等;另外有一颗通用的DSP核心,它强调实时性的演算执行,主要用于多媒体应用的编/译码。


不过,这样的架构看来简单,但要让两个核心能配合无间的工作,却不是件容易的事。因此,多数厂商同样以ARM为系统核心,至于音频、视讯或图形的讯号处理,则搭配专属的codec硬件/加速器,让工作的复杂度能够降低。此外,专注于RISC技术或DSP技术的厂商,也试图在自己的核心中加入另一方的特性,或以更强大的能力来处理所有的事情。


以ARM及MIPS公司来说,两者都认同在RISC中加入DSP功能的作法,认为这能增加设计上的灵活性和便利性,让产品能更快推出市场。Intel的Xscale则明显地走着该公司在PC市场的同样路线,想发展超强的处理器核心,以极高的频率来搞定一切,而其核心虽然也是ARM,但和标准的ARM已有不小的差异。不过,高频处理器在手机的世界很难不在耗电性这个需求上受挫。


ADI及Starcore则试图以强大的DSP来兼容RISC的控制功能。而为了取得RISC及DSP的技术,ADI与Intel很早就进行了战略性合作,交换彼此的技术心得,并推出了一项RISC与DSP的混合架构,称之为微信号架构(MSA),采用此架构的ADI Blackfin处理器,即具备一个32 bit RISC指令集和16 bit 双乘法累加(MAC),让信号处理功能性和控制性能够同时提升。


这么多的解决方案,虽然有的市占率高,有的差些,但总算也都能找得到一块市场,有其立足之处。由此看来,并没有谁对谁错的问题,只要能解决问题,就是好的解决方案。目前来说,RISC仍是手持系统中的主处理器,但以DSP日益增加的重要性,以及其技术上的不断提升,或许有一天它会反客为主,甚至取代Intel CPU成为计算机中的新处理器核心。


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