行动处理器的一个潜在弱点正是在于其耗电性。根据SIA在2002年更新发表的技术发展蓝图，最大电池供电力与容量平均每年成长10～15％，但行动系统的电力需求却是以每年35～40％的需求比例在成长中，结果可以看到在芯片对电力的需求与电池技术能力之间的鸿沟愈来愈大，如(图一)所示。

《图一电力需求与能源密度成长趋势比较》

＜数据源：ST＞

此外，在行动通讯终端平台中，已发展成多模通讯、多媒体处理与电源管理二大议题鼎足而立的情况，其中多模通讯包括蜂巢系统的GSM/GPRS/3G/HSDPA、WLAN、Bluetooth，甚至包括GPS或WiMax的基频及射频部分的技术整合；多媒体处理则包括音频（如语音、MP3、广播等）、图像（如照片、2D/3D图画或动画）以及视讯（如短片或实时视讯等），如(图二)所示。由于这两大设计议题的技术领域及进展脚步各有不同，因此目前朝向独立开发的趋势发展，如何保有两者的技术弹性并能紧密地彼此支持，就成了系统规划上的关键所在。

《图二 行动平台需支持多样化的多媒体功能》

＜数据源：ST＞

在前两期的系列文章中，已针对行动多媒体的应用需求、平台发展策略，以及软／硬件参考架构、分布式处理架构分别进行了探讨介绍，并且指出智能加速器在多媒体处理中的优势所在。本期将继续剖析行动多媒体平台在低耗电设计和系统规划上的最佳策略与架构。

行动平台需支持多样化的多媒体功能

有三大理由造成CMOS数字电路的能源消耗：电流泄露、电压和频率频率的提升。虽然摩尔定律已相当准确地预测出处理器的能力每十八个月就会倍增，然而这个定律能成立的前题在于当硅制程缩小时，处理器晶体管的总数会增加；不幸地是，电流泄露的情况会随着制程缩小而益发严重，而耗电性又和处理器的频率及电压的平方直接成正比。泄露、高电压和高速的频率速度都会缩短电池的寿命。

因此，唯有从系统架构的各个面向上做好优化的规划，才能因应行动设备的耗电问题。在作法上，包括尽可能避开对高频率速度的需求来节省能源，或运用创新的算法、具能源效率的指令集，以及在ARM处理器中的Java加速器，来为编码提供更高的执行效率；针对数据压缩和影像缩放要能有效地使用芯片上的带宽；此外，采用积极的电源管理策略，关掉芯片上非活动的区域，让CPU尽可能的保持在省电模式之下。以下将以Nomadik的作法来做实例说明：

多媒体处理器与基频分离策略

无线产品的设计者一直努力将更多位塞入狭窄的频带当中，以增加网络的容量（bits/sec/Hz）。以WCDMA（3G）算法来说，它虽然能达到更高的频谱利用性，但需要比GSM（2G）高出十倍的讯号处理效能，因此业界常常会指出夏伦理论（Shannon’s theorem）追过了摩尔定律。不仅如此，目前的基频架构还被赋与了多频/多模处理、更高度的RF整合性，以及提供演算复杂的谈话（辨识）和语音（VoIP）等应用。

在此同时，针对影像压缩和图形表现的运算需求随着多媒体内容和服务的演进而持续增加。现在的VLSI技术和设计技巧针对SoC的MPEG-4功能建置上，只能处理相当单纯的规格（profile）功能，然而还有很多更高层次的MPEG-4规格可以使用，而具有更复杂功能的新视讯标准也在发展中。

面对如此复杂的多媒体功能需求，应用处理器引擎（Application Processor Engine；APE）的概念也就因应而生。目前在市场上让产品产生差异性和附加价值的，正是该项产品的应用功能；藉由将应用功能从通讯技术中分离出来，透过不同的产品定位规划，就能开发出一系列的多种不同产品，例如移动电话和视讯电话。这个功能强大的行动平台将许多不同的技术、操作和应用都整合在一块。它的软件复杂度相当高，需要采用开放式的操作系统，以及将应用处理器从调制解调器中分离出的架构。

为了提供强大的多媒体功能，相信多媒体处理器将会从基频的沿革中分离出来，也就是未来主流的解决方案将是以开放式操作系统来搭配高效能应用处理器。独立性调制解调器的好处如下：

应用开发与延展性（scalability）

在单一芯片中一起处理话务和多媒体应用的作法，是将应用开发和整合并入到无线通信的架构中，然而这并不是理想的方式，因为电信业者需要的是产品的延伸性与互操作性（interoperability），能在缆线实验室及实际的网络中进行不同基础架构的测试。调制解调器的独立性让多媒体处理器能从行动网络中分离出来，而更容易做持续性的改革进步。

调制解调器的风险和成本

区隔行动产品的消费性特点并不需要替换掉基频的部分。调制解调器的独立性能延伸无线设计的寿命并降低摊提的成本。多数的OEM厂商希望尽量保有基频芯片组和电话协议堆栈的通用性，这样有助于降低风险，也能加速上市的时程。

厂商和功能的选择

采用独立性调制解调器最具说明力的理由，或许在于让有意区隔化自有产品的手机制造商能自由地做选择。单一来源的解决方案往往对产品的区隔性造成限制，而且可能增加供应上的风险与高价。调制解调器的独立性让处理器能用在各个市场的产品模式（无线标准和频谱范围）以及价格区间。

保有无线链接性

对于基频调制解调器，提供开放性的接口能支持个人无线网络（WPAN）、WLAN（802.11a/b/g）和GPS等通讯芯片组。这种弹性让制造商能很自由地为自己的产品线选择自有的混合式链接解决方案，如(图三)。

《图三 行动平台透过开放性的接口提供丰富的链接性》

＜数据源：ST＞

结论

行动平台透过开放性的接口提供丰富的链接性

开放性的平台策略意味着制造商不会被独特的CPU架构或厂商技术所束缚，一个涵盖广泛的硬件与软件的行动平台，让产品区隔更容易达成、能更快速的推出市场，而且为终端制造商提供了更大的自主性。而今日的开放性行动平台，除了采用行动CPU、支持Symbian、微软WinCE和Linux等普及性的操作系统外，也要采用如MIPI的开放性接口，以保证宽广的产业兼容性。

行动平台采用弹性智能加速器的分散性处理技术，则能支持延革中的压缩标准，并能传送从智能电话显示屏幕到VGA平面屏幕面板的不同尺寸影像。此外，也需具有「独立于调制解调器」（Modem-agnostic）的特性，这样一来，就能确保各种服务与应用不会受到无线技术的影响，进而赋与产品更高的可移植性。

[2] D.A. Smolyansky, Time Domain Network Analysis:Getting S-parameters from TDR/T Measurements - Infiniband PlugFest, 2004＞

未来智能手机的电源管理技术 （作者为意法半导体多媒体应用处理器部门营销经理）如果说IT（Information Technology；信息技术）界要颁发最速黯淡奖，那么笔者可能会提名InfiniBand，理由是InfiniBand的规格及标准规范自1999年开始起草，2000年正式 发表，之后主力业者纷纷退出。 下一代无线设备产业的多样化主要展现在设备类型的不同、用户阶层的区别和地理区域的差异，这对行动设备生产商而言是一个很大的挑战，他们不但要针对这种种差异开发出相应的具有差别的产品，而且还要尽量减小这个过程给开发人员带来的额外负担，因而迫切需要一种模块基本相同，可以用于各种不同的产品。InfiniBand：还会有多少人想起我？ 下一代无线设备产业的多样化主要展现在设备类型的不同、用户阶层的区别和地理区域的差异，这对行动设备生产商而言是一个很大的挑战，他们不但要针对这种种差异开发出相应的具有差别的产品，而且还要尽量减小这个过程给开发人员带来的额外负担，因而迫切需要一种模块基本相同，可以用于各种不同的产品。你可在「 本文概要介绍了开放式多媒体应用平台（OMAP）的软、硬件结构，讨论了OMAP的一些重要的结构特性、功能，并针对如何满足目前和今后用户对PDA、手机、数字相机、相机、MP3/AAC播放器等多媒体应用的需求提出了方案，同时还讨论了在OMAP中整合所有这些应用的可能性。 」一文中得到进一步的介绍。 下一代开放式多媒体应用平台（OMAP）综述在「 为了提供强大的多媒体功能，应用处理器引擎将从基频中分离出来，未来主流的解决方案将以开放式OS来搭配高效能应用处理器，确保各种服务与应用不会受到无线技术的影响，进而赋予产品更高的可移植性。」一文为你做了相关的评析。

市场动态

多媒体走向分散处理 开放OS搭配高效应用处理器成主流如果说IT（Information Technology；信息技术）界要颁发最速黯淡奖，那么笔者可能会提名InfiniBand，理由是InfiniBand的规格及标准规范自1999年开始起草，2000年正式 发表，之后主力业者纷纷退出。行动通讯由第二代（2G）迈入第三代（3G）之际，行动加值服务逐渐成为无线通信产业发展新的推动力，从单纯的提供语音通讯服务，逐渐转变到提供多媒体行动应用服务的趋势；为了提供如此多样化的服务及庞大的市场潜能，核心网络设备及网络设备以至于终端设备端，均需要有完整的规划及网络布建。InfiniBand：还会有多少人想起我？ 行动通讯由第二代（2G）迈入第三代（3G）之际，行动加值服务逐渐成为无线通信产业发展新的推动力，从单纯的提供语音通讯服务，逐渐转变到提供多媒体行动应用服务的趋势；为了提供如此多样化的服务及庞大的市场潜能，核心网络设备及网络设备以至于终端设备端，均需要有完整的规划及网络布建。你可在「 Nexperia行动产品结合系统整合、RF设计、低耗电与多媒体等技术，将移动电话提升到新的等级，由语音与数据交换变成各种复杂的功能，例如游戏、MP3音频、MPEG4视讯、数字影像、GPS定位服务以及其他更多选择。」一文中得到进一步的介绍。 Nexperia行动解决方案在「 德州仪器（TI）宣布，已联合ARM、诺基亚和意法半导体（STMicroelectronics）组成行动产业处理器界面联盟（Mobile Industry Processor Interface Alliance；MIPI Alliance），将致力于行动应用处理器界面开放标准的定义和推广。MIPI联盟的成立是因为业界对于OMAPI（SM）标准的兴趣，OMAPI标准是由TI和意法半导体在2002年12月推出。」一文为你做了相关的评析。