介绍

为了能使产品及时上市，产品的设计也日渐复杂。为了提高产品的输出音质与数字影像画质，就需要更高的运算效能与更大的输出效能（throughput）。许多消费性电子产品整合了许多的功能，例如将通讯与运算、数字影音、或信息娱乐等结合，这些应用都须搭配弹性化的产品研发流程，并配合核心运算机制（core algorithm）的需求。

为了能使产品及时上市，必须将复杂的设计方案分割，并尽可能重复使用已开发完成的方案。仅管可以重复使用设计方案，复杂的系统整合与验证又成为新的设计挑战，事实上，「单一芯片尺寸满足所有需求」的SoC设计并不存在，即使功能可整合，但系统建置作业却无法整合。市场所真正需要的是满足对规格与效能的需求，而这方面仍需要利用一套专属应用的开发模式。

在设计流程一开始就采用专属应用平台架构，并继续在日后的产品生命周期中进行后续研发，已逐渐成为解决这些问题的理想方案。

重新定义的平台

「平台（platform）」一词已被广泛地用来称呼包括硬件与软件的各种智能财产（IP），用于新设计的基础方案或开发衍生产品，并可重复使用。平台型设计的潜力非常可观，能大幅加速产品上市以及提升产品质量。

我们可以将平台画分成许多阶层 - 从核心处理器、外围组件、客制化IP、操作系统、以及应用程序。平台设计的定义是依组织在SoC价值链中的定位而不同。IP供货商将平台视为处理器、总线、以及外围组件。系统厂商将平台视为上层的组件，其中包括操作系统与应用程序。透过这种模式，平台的定义依组织在价值链（图一）的地位而有不同的区别。如果可以在系统中制定一套新的机制增加一个功能层面，就能使IP供货商、半导体厂商以及OEM厂商间的分工更具效率。

但是许多现有的平台解决方案已经限制了设计团队的能力，使客户无法自行修改产品的功能，而无法突显产品的独特性。此外，只是提供一套IP模块并封装成一套「平台」，并无法真正解决系统整合的各种重要课题（尤其是验证方面）。加入新的IP功能组件对于总线与处理器带宽、实时处理功能、以及系统延迟会产生相当程度的影响。在加入新IP时，系统行为验证作业的管理确实会变得相当复杂费时。显然真正的平台解决方案除了提供IP方案以外还得提供更多附加功能，才能协助设计业者降低产品研发的风险。

《图一 平台分层图》 - BigPic:600x319

ARM的平台策略

ARM的平台策略是肇因于合作伙伴需要低风险、快速的产品上市时程，与突显设计的独特功能。此外，合作伙伴们也需要最高级并预先验证的IP技术，但更须配合成熟的开发技术以及完善的软件支持。技术支持要包括操作系统链接埠，以确保迅速有效地完成系统整合。

透过业界合作成功发展

若供应键中的厂商能合作解决特定的产业难题，即能创造出有利的竞争优势。由于必须耗费可观的成本进行核心的研发与维护，因此仅有少数的公司有能力开发专属的微处理器核心。由于ARM的微处理器具备ARM指令集架构（ISA）的高稳定度，许多实力坚强的第三方都为ARM微处理器提供技术支持，业界也因此大量采用ARM的微处理器核心。

业界大都不希望见到市场上出现众多彼此不兼容的平台，因为这将会造成第三方在支持平台解决方案时遇上困难。操作系统供货商若须为每种新平台推出支持产品，势必花费庞大成本。若市场能整合出标准型的SoC平台，搭配高效能的核心，则许多代工厂商必定愿意采用这种解决方案，除了能获得硅组件选择方案外，亦能透过第三方的支持，规划出明确的产品发展蓝图。

ARM PrimeXsys 平台

ARM已与伙伴合作开发制定出发展一套所需要的组件数量最少的平台，特点有：

● 提供非独特性的功能、预先整合、及预先验证

● 执行操作系统

● 执行应用软件

ARM在过去曾研发出领先市场的创新技术，同时针对单一装置为半导体伙伴预留充裕的技术整合空间。透过PrimeXsys (prime-ex-sis)，ARM进一步提供完善的架构，预先整合成熟的IP技术。然而，ARM并非提供一套「开发完成（finished）」的装置，亦不提供应用在特定终端装置的IP。这个部份仍是由ARM半导体伙伴所负责。

单一IP或硅组件厂商已无法为一套复杂的SoC供应所有的IP，甚至连ARM也不提供所有必备的IP核心，以建立一套完整的专属应用平台。OEM厂商所希望开发的装置，必须采用来自众多专业厂商的IP方案。ARM透过伙伴合作模式，与许多专业协力供货商合作，确保PrimeXsys除了融入ARM本身的核心与IP之外，亦能涵盖其它优异的IP。

ARM核心是平台架构效能的基础。在选择核心时，必须考虑目标应用系统的需求，核心的选择亦会影响系统架构。例如，用来建置一套低成本/高效能的装置，透过ARM7TDMI所采用的系统架构，就与采用高阶ARM926EJ-S方案的系统架构有显著的差异。此外，系统架构若搭配未来的ARM V6 ISA核心，可让业者自行调整，以发挥该指令集所提供的新功能优势。

平台开发机制

ARM PrimeXsys 平台是以一系列组件为基础。其中包括SoC （RTL 硬件规格）、总线架构、功率管理策略、设备驱动器、操作系统链接埠、以及应用软件，而其中达到产品差异化的最重要组件就是先进系统模型与证验环境。

整套系统以各种「检视（view）」组件所构成，其中包括RTL系统构造检视、软件研发检视、以及实际硬件研发机板。每套检视组件都能反映相同的系统架构，用来检视的软件亦能应用在任何高阶检视中，故能为定案前的设计提供极高的可信度。ARM已透过PrimeXsys 平台的软件模块提升高阶操作系统的效能，例如像Symbian OS以及各种应用程序。这项设计提供一个宝贵的环境，让业者能检视系统带宽与效能需求。此外，每套仿真检视亦可加以扩充，让用户能修改设计，并在模块中加入自己的IP。

系统验证作业可采用各种可延伸的测试系统：

● AMBA Compliance Testbench： 验证单独的RTL组件与AMBA规格兼容

● Integration Validation Testbench ：检验系统是否正确 「布线（wired-up）」

● Subsystem Validation Testbench：检验系统的功能是否符合预期

● Software Development Model ：整合各种设备驱动器、操作系统链接埠、以及支持不同硬件的应用程序

● IP Development Board ：测试实际的硅组件

PrimeXsys 无线平台

ARM PrimeXsys 无线平台（PrimeXsys Wireless Platform，PWP）针对2.5/3G行动应用系统进行研发。其中包括各种支持电子邮件、行动网络、行动商务、以及定位服务等特殊功能的无线网络装置。这类应用系统内建消费性OS功能的PDA，搭配如随身听、影像电话、以及行动游戏等应用功能。此外，PWP支持其它包括Java、第三方与用户自行撰写等各种应用软件。

支持PWP 的SoC 采用ARM926EJ-S核心与一系列专属的外围组件，透过AMBA 多层式先进高效能总线（Advanced High-Performance Bus）系统接口进行整合，提供充裕的扩充空间。

《图二 ARM PrimeXsys 无线平台》

ARM926EJ-S 核心结合领先业界的效能与低耗能的ARM Jazelle Java加速科技，支持虚拟内存寻址机制，配合许多主要操作系统的需求。此外，ARM926EJ-S是一套可合成的核心，可移植至任何硅组件制程并配合相关的细胞函式库，确保与各种硅晶制程兼容。这套核心亦结合可独立设定的指令、数据快取、指令与数据紧密耦合内存(TCM)，让业者不须变更CPU核心，即可自行调整快取与TCM内存的容量，以配合特定应用系统的需求。

PWP 平台包含MOVE协同处理器，影片编码器可采用MOVE协同处理器执行MPEG-4、WMV、以及其它编码演算。它能在单一运算周期内完成多组绝对差值总和运算。这项函式在影片编码时应用相当频繁，并可省下超过50%的运算程序。

配合多层AHB骨干环境进行系统设计，可提供充裕的传输带宽，避免总线成为通讯瓶颈。这亦代表其它主系统能运用SDRAM的传输带宽，同一时间内，核心亦能存取外围组件或静态内存中的数据。每组内部总线皆透过平台中的外围组件进行存取，让其它总线主控端或高带宽外围组件能直接与装置相互串连。透过这种模式，PWP总线架构的设计即可针对SoC进行扩充，客户并可自行调整。

(表一)中显示PWP的组成与网关数量。若假设在标准型0.18μm制程下，60k 的网关等于1mm2的组件面积，则523k网关约占有8.7 mm2的硅面积。

PWP拥有各种操作系统的支持（Linux、Microsoft 、Symbian），其中包括设备驱动器、核心软件、以及各种搭配操作系统厂商OS链接环境的工具。

第一版的PWP 内含PrimeCell 外围组件IP方案，支持操作系统的各项基本功能。随着2.5/3G设计日趋成熟、PDA产品逐渐多元化，市场上有愈来愈多的IP朝向标准化的趋势，并将整合至未来推出的PWP版本。不论是由ARM的 PrimeCell外围组件，或是透过ARM第三方伙伴计划所推出的标准型IP，都将涵盖如数字影片、3D绘图加速、USB、以及Bluetooth等功能，并将支持各种新型操作系统。

表一 PrimeXsys SoC 平台重要组件