数位电子产品包含了二大主要特色，第一是讯号数位化，不论是如音响或MP3播放器等音讯设备，或摄影机、电视等视讯设备，都将传统的类比讯号转变为数位讯号，不仅档案资料易于保存、节省空间，并且可随身携带非常方便；第二则是资料便于传输，不同装置所储存的数位资料都可透过有线或无线传输等方式进行交换与分享，也可透过单一装置来进行不同设备间档案之编辑、储存与整理。而这样的数位化与可传输性，得利最大的便是发展蓬勃的多媒体产业。

多媒体产业对影音多媒体应用的需求与日俱增，而台湾以过去在PC产业所累积的研发实力为基础，目前在多媒体IC设计领域耕耘多年也渐有所成，包括LCD驱动IC、光碟机编解码晶片、手机多媒体应用与数位机上盒等多媒体应用IC等市场上都可见到台湾厂商辛苦耕耘所带来的丰厚果实。

台湾多媒体IC设计市场现况

数位多媒体产业的高度发展，顺势带动多媒体应用IC设计市场起飞。在影音多媒体应用之驱动下，包括DVD编解码晶片、数位电视机上盒（Set-Top-Box；STB）控制晶片、LCD控制与驱动IC、游戏机视讯控制晶片以及MP3播放器等音讯晶片IC设计业者均在这几年出现大幅度的成长。台湾厂商例如联发科（MediaTek）、其乐达（Cheertek）、骅讯（C-Media）、安国（Alcor Micro）与晨星（MStar Semiconductor）等厂商在此领域都有非常好的表现。另外，随着台湾LCD产业在全球显示器市场持续缴出漂亮成绩单，LCD驱动IC设计业者也成了近年来营收表现最抢眼的族群，例如联咏（Novatek）、奇景（Himax）与矽创（Sitronix）等等厂商之市值都在短短几年内成长了数倍之多。而除了用于NB与桌上型电脑显示器等OA（资讯用）用面板之外，未来随着LCD TV市场占有率的提升，也将带给LCD驱动IC设计业者另一波新的成长动能。

依据IEK所公布的2005年台湾前二十大IC设计业者来看，成长幅度最大的多是以开发手机及数位电视（DTV）相关产品为主的厂商。例如联发科便以多功能基频处理器成功抢进中国市场，而威盛、凌阳、瑞铭与力原等IC设计业者在PHS与3G手机基频晶片上的开发脚步，也预期能在短时间内收到成效。

未来特别是印度、中南美、中国与非洲市场的庞大需求，都将带动手机应用IC的市场商机，这些地区也多以低价手机为主要需求。另外在欧美与东亚各国占有率较大的多媒体应用手机例如3G与3.5G手机需搭配多媒体影音功能，估计到了2009年将有35％手机内建多媒体处理器，并整合MPEG 4与H.264等视讯功能，而这些多媒体处理器（Media Processor）与应用处理器（Application Processor）也将带给多媒体IC设计业者无穷商机。因此包括凌阳、曜鹏、华邦与兆宏等业者都将其数位相机后端IC设计能力延伸，以抢得低价手机之多媒体处理器市场。

至于在STB市场方面，台湾厂商如联发科积极开发美规STB晶片，其乐达与扬智进军亚太卫星市场，过去由Broadcom、ST、NEC、Philips与Conexant等外商寡占之情况已不复见。在SoC系统整合之发展趋势下，成本的降低使得台湾业者有更大竞争力进军亚洲市场。由各项多媒体应用产品的助长，2006年台湾整体多媒体IC设计产业的产值也预计将更为提升。

视讯解码SoC内建记忆体管理技术

为了加快视讯解码的速度，视讯解码SoC都会内建缓冲记忆体（RAM），而缓冲记忆体管理者（buffer manager；BM），则是位于传输串流解码器（Transport Stream Decoder；TSD）与外部的主要记忆体（SDRAM）之间传收资料，如(图一)所示。不管是TSD或BM都在视讯解码SoC里面，韧体工程师只能透过撰写暂存器程式和连接硬体线路来驱动它。本文接着将要介绍这种技术。

MPEG-2传输串流（TS）

传输串流多工器（Transport Stream Multiplexer）的输入和传输串流解多工器（Transport Stream Demultiplexer）的输出就是所谓的封包式基本串流（Packetized Elementary Streams；PES）。 MPEG-2传输串流（Transport Stream）可能包含一个或多个节目（program），这些节目的时间基准（time-base）可以不同。 TS适合在会发生错误的网路中传输，其封包的资料结构之长度是固定为188 bytes，它包含4bytes的封包头和184bytes的资料。

BM的功能

每一个TSD都有它自己的缓冲记忆体管理者，它包含BM和BM2两部份。每一个串流都有它的环状缓冲记忆体（circular buffer）。一般而言，BM包括四个由硬体控制的缓冲记忆体，供给PES串流使用，这包含：一个视讯、两个音讯、一个电传文字（teletext）。当有一个封包要写到缓冲记忆体时，BM会检查此封包的长度，以确定缓冲记忆体是否具有至少184bytes的空间可用。并且BM会自动更新下一笔可写入的指标位置。此写入作业是以资料爆量(burst)的方式传输,每次写入16bytes。如果要写入的资料小于16bytes,则不用的位元组位置会被禁用。这些都是靠硬体控制的。

《图一 缓冲存储器管理者》

PES缓冲记忆体也具有一个可自动停止的指标。当视讯解码SoC要读取资料时，控制读取的逻辑电路会先检查缓冲记忆体内是否有此正确的资料。每一次读取的大小是32bytes。这可以提高汇流排的传输效率。传输完后，会自动更新停止指标。图一中的64x32 bits RAM也可以用来补偿汇流排的延迟，以及确保资料流能够持续输入。如果缓冲记忆体发生溢流（overflow），则会产生中断，传输至此缓冲区域的传输将会停止。此外,有一个64 bytes的FIFO,可以用来对输入的资料速率之延迟做比较;60Mbps的速率,其汇流排延迟可达到8μs。

BM2和BM一样，只不过BM2没有由硬体控制的PES缓冲记忆体，如图一中的阴影部份。

缓冲记忆体的设定

通常，每一个PES缓冲记忆体具有四组暂存器，它们分别是：空间大小、写入指标、基准位址（base address）、读取指标（停止指标）、中断及PES封包的长度。韧体工程师必须根据视讯解码SoC的规格书，将这些暂存器的参数值设定好。但在设定这些参数值之前，必须先设计一套环状的缓冲记忆体资料结构，如下所述。

BM的程式设计

在视讯解码SoC里面的视讯和音​​讯串流需要一套环状的缓冲记忆体管理机制，一般而言，它要包含下列的功能：

为了实现上述的基本功能，必须针对视讯解码SoC设计一套BM程式。这些程式的主要功能和设计要领，详述如下：

位址的对齐

将输入的位址依照指定的大小重新得出新的位址。其公式是((addr + align - 1) & ~(align - 1))。例如：align是8，而输入的位址（addr）是在1至8之间，则输出为8；若addr是9，则输出为16。因此程式能取得的缓冲记忆体位址是0、8、16、24，都是以8bytes为一个单位，亦即，一个缓冲空间的大小是8bytes。以动态方式产生缓冲空间时，就需要这种功能。如果align是0，则新的位址并不需要对齐。

资料结构

这包括两种，其一是定义所有的缓冲记忆体空间的起始位址、最后位址、起始指标（指向第一个缓冲空间），可称呼它为POOL；另一是缓冲空间的资料结构，可称呼它为ADDR_BUFFER，它定义了此缓冲空间的起始位址、大小、指向下一个缓冲空间的指标。下一个缓冲空间的资料结构也必须是ADDR_BUFFER。因此，可以构成一个环状的资料结构。

动态地产生缓冲空间

由于缓冲记忆体的空间必须能够重覆使用，所以不能使用固定的位址静态地产生缓冲空间，而必须动态地产生它。此程式会选用目前闲置的空间，将它们链结在一起。这类似malloc( )的观念。

缓冲记忆体的初始化

首先要定义POOL的内容，之后，清除缓冲空间的内容。例如：

怕Pool.start = 0小100；

怕Pool.恩典 = 0小5000；

怕Pool.怕Head = 0；

么么色贴 (阿斗登入Pool%2C 0%2C sizeof(ADDR_BUFFER) * 64)。

64是表示共有64个缓冲空间，而且每一个的大小是sizeof(ADDR_BUFFER)。此外，针对不同的PES串流介面，可能需要分别定义它们自己的POOL、产生及释放缓冲空间的函式。当然，它们自己的POOL只有它们自己可以使用，但共用一个缓冲空间的资料结构（ADDR_BUFFER），所以，在唯一的和广域的ADDR_BUFFER结构中，可能会出现属于不同POOL的内容，如(图二)所示。通常，缓冲空间的总数目会设定为64个或更少，只要满足全部的PES串流介面和POOL所需即可，但是为了以防万一，记得在执行完传收作业之后，必须释放缓冲空间，否则此环状资料结构可能会无法顺利运作。

环状资料结构必须配合视讯解码IC内部的BM

一般而言，BM具有所谓的「折返（wrap）」功能，虽然，每个PES串流介面所分配到的缓冲空间最多可能只有5个或6个，但是每一个传收用的缓冲空间是可以从最底层的位址折返至最上层的位址，所以可以重覆使用此缓冲空间。不过，这是视讯解码SoC内部的BM硬体必须支援的功能，否则传收用的缓冲空间将无法重覆使用。

规划缓冲空间

对每一个PES串流介面而言，可能要规划的缓冲空间之种类有：暂存传送资料的缓冲空间、暂存接收资料的缓冲空间、传送状态的缓冲空间、接收状态的缓冲空间、暂存传收作业参数的缓冲空间。

《图二 缓冲存储器的数据结构》

上述的资料结构内容或许会很复杂和难懂，其实，这是无可奈何的。简言之，POOL就是实际的缓冲记忆体的资料结构；而ADDR_BUFFER是一个虚拟的资料结构，用来统一管理所有的缓冲记忆体。有了它们之后，PES串流就可以顺利地传送或接收了。

缓冲记忆体管理是视讯编解码SoC的重要功能之一，而且，在CPU的所有周边装置中，它的处理优先顺序是最高的。韧体工程师必须了解这种缓冲记忆体管理技术，于开发产品时，才能事半功倍。

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