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控制技術/MCU  

兩大處理器技術成為2004年的應用新焦點

上網時間: 2004年01月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:應用處理器  基頻  多媒體  網路處理器  NPU 

在種類繁多、推陳出新的處理器世界中,兩支生力軍的興起引人注目:一是融合通訊、運算和多媒體功能的各類終端應用處理器,諸如TI的OMAP、摩托羅拉的i.MX、Intel的PCA、飛利浦的Nexperia、ADI的Blackfin等;二是可程式、能以軟體形式升級通訊和網路設備系統核心的網路處理器(NP)。隨著中國大陸系統和終端設計實力的不斷提升以及相關市場(尤其是無線通訊和寬頻網路市場)的快速成長,這兩種處理器技術正成為開發應用的新焦點

無線多媒體開發促進新需求

在2004年,由於3G在中國大陸的前景仍不明朗,加上廠商和ISP等正大力推動加值業務,所以2.5G應用仍然有較好的市場。TI公司中國大陸無線通訊產品總監周承雲指出:“中國大陸業者正大力推出基於2.5G的數據應用,包括MMS、Java、WAP等。這些應用對手機終端的記憶體、處理器運算速度與效率等的要求都更高。”

在這種數據應用的推動下,一場無線多媒體技術應用熱潮今年會在中國大陸手機設計和製造領域全面展開。中電賽龍通訊研究中心有限責任公司總裁兼CEO李曉波指出:“什麼功能都整合的高成本智慧手機在中國大陸沒有什麼市場,而針對不同消費族群的中高階功能電話是中國大陸廠商今年發展的方向。其中視訊流多媒體處理技術將是一個焦點,可實現如拍照、攝影、短片(clip)發送和播放等應用。”

英特爾無線運算和通訊事業部亞太區平台經理劉毅軍也認為,2004年中國大陸手機市場對視訊應用的需求很大。他說:“短片播放、可視電話(視訊會議)等視訊功能會增加,廠商也會推出相應的服務。Intel今年正式最新的PCA Xscale處理器Bulverde正式順應這種趨勢而推出的,借助無線MMX和Quick Capture(快速拍照)技術,該產品可對手機或PDA的多媒體播放提供更有效的支援。”

與Intel用軟體的方式實現視訊流等多媒體的處理不同(儘管這樣可以獲得更大的靈活性),不少無線終端應用處理器供應商如TI、飛利浦、摩托羅拉、NeoMagic、瑞薩科技等已紛紛轉向用硬體加速器取代軟體處理,不少最新的應用處理器整合了專用的JPEG、MPEG-4編解碼硬體加速器,以便獲得更快的處理效率和更低的功耗。

不過,儘管上述融合型的應用處理器開發平台得到越來越多中國大陸手機開發商的青睞,但今後幾年,不少廠商仍會採用各種獨立的多媒體協同處理器來開發相應機型,主要考慮因素依舊是成本、功耗和速度。

應用處理器與基頻分離方案仍是主流

整合的腳步似乎永不停止,基頻與應用處理器的整合方案,如TI的OMAP73X、英特爾的PXA800F,受到人們關注。但這類產品在中國大陸還未得到更多認可,基頻與應用處理器分離的方案將佔手機開發的主流。中電賽龍的李曉分波析了個中原因。“整合方案限制了選擇基頻的靈活性,無法與以往的設計保持繼承性,而且此類方案在技術上可能還不太成熟,不能很好地滿足要求。因此今年不太可能大幅成長。”他說。

在中國大陸,許多中低階手機設計不需要太強大的功能,故只需要基頻晶片提供的處理能力,就可以執行其應用程式,包括基於Java的遊戲等,故可以大幅降低成本。而在開發具有很多功能的更高階手機時,相較整合方案,採用獨立的應用處理器能體現出更強大的能力和靈活性,有利於快速增加新應用。所以,今後幾年,對於功能手機市場成長最快的中國大陸而言並不會熱衷於這種整合方案。

實際上,不少手機平台供應商為滿足不同需求在同時支援兩種方案,不過他們表示,整合是未來的必然趨勢,因為壓縮成本和減少體積是無線終端產品的一種持續要求。“更高的整合度和因此帶來的更少週邊元件是降低成本、減少體積的最有效方法。手機越來越成為一種時尚產品,只有更小的體積才能有更好的外形設計靈活性,整合更多的時尚元素。”TI的周承雲表示。

網路處理器的應用焦點圖1:多媒體功能成為中國大陸手機開發焦點,推動各類應用處理器平台的應用。

2004年對於網路處理器開發商而言將是一個轉折點,在經歷前幾年的低潮與挫折之後,他們終於可望迎接收獲的季節。

網路處理器的優勢在於其靈活性,因而特別適合上市時間要求快、協議多、標準不確定的應用。但此前,業界對於NP這種產品的生命力一直存有廣泛的質疑,那麼是哪些應用促使其市場前景變得柳暗花明呢?

首先,寬頻接取是明年可以預見的應用焦點。隨著中國大陸電信廠商的網路向全IP網路轉變,設備需要把ATM訊框轉換成IP數據封包,而協議轉換正是網路處理器的優勢之一。在此領域,NP越來越多地被用於DSL接取多工器(DSL AM)等設備中。DSL AM是ADSL的局端設備。而ADSL是中國大陸成長最快的寬頻接取方式,據預測,2003年中國大陸ADSL用戶將突破600萬。因此,這是一個高速成長且規模龐大的市場。“隨著寬頻用戶以及他們的服務需求不斷增加,網路處理器的應用將迅速擴大。”英特爾通訊中國大陸實驗室總監杜江凌表示。

行動通訊是另一個潛在焦點。在2.5G或3G基地台中,網路處理器正受到設備製造商的青睞,用以執行網路協定處理、數據轉換和高速介面協議處理等任務。以前,這些任務主要由來自Broadcom、PMC-Sierra、Agere系統等公司的專用ASIC完成。使用NP將為OEM帶來幾項好處。首先,OEM可以針對自己的系統架構確定更靈活的功能。其次,系統的維護性變得更透明。最後,“儘管NP的單價比ASIC高,但使用NP,整機系統的成本會下降。”中興通訊 CDMA 事業部支撐平台專案經理張詩壯表示,“因為它可以提高系統的整合度,並削減輔助元件的數量。”張詩壯認為,在基地台應用中,網路處理器取代專用晶片已成為大勢所趨。

不過,中國大陸政府仍未向廠商發放3G牌照。雖然中興、華為等設備製造商已經開發出3G設備,但都沒有投入量產。因此,在2004年,NP應用的成長將主要來自於CDMA1x 2.5G設備的更新換代上。但整個NP市場的起飛仍有待於3G牌照的發放。

在這個市場,吞吐量在2.5Gbps以下的NP目前占據主流。張詩壯預計,2004年仍將以2.5Gbps的應用為主。

除了上述兩大焦點以外,MSTP(多業務傳輸平台)正成為NP的新興應用領域。為了支援日益成長的數據傳輸需求,傳統的SONET/SDH網路正向MSTP過渡。由於MSTP涉及多協定、多速率的處理,這為NP提供了新的應用商機。在2.5Gbps以下的低容量應用中,NP的開發過於複雜,因而OEM沒有必要使用它。只有在2.5Gbps以上的應用中,OEM才考慮採用NP。不過,NP在此領域仍屬於小規模應用,如果要獲得大量應用,它必須克服一些障礙。中興通訊傳輸產品部SDH&MSTP總工程師陳偉指出:“在2.5Gbps以上的高速應用中,NP在編程複雜的情況下,性能將顯著下降。”杜江凌承認,這是一個在性能與靈活性之間取捨的問題。

開發複雜度和整合度問題

展望未來,網路處理器的發展面臨兩方面的挑戰:一是開發複雜度高;二是應該整合哪些合適的功能和介面。

中興的張詩壯表示:“NP的開發比DSP、FPGA等元件都困難。”這是由NP本身的複雜結構所決定的,更何況中國大陸製造商只是在兩年前才開始從事這種新型元件的開發,因而經驗尚顯不足。的確,NP的開發有其獨特之處。目前,用戶一般需要使用廠商專有的微程式碼對NP進行編程。這不僅要求用戶對底層硬體有很深的理解,而且使用戶無法在不同廠商的NP之間移植程式碼。為了解決這個問題,製造商正致力於為NP提供基於高級語言的編程方法。據杜江凌透露,英特爾正研發用C語言對其NP進行編程,目標是讓用戶無需了解底層硬體,就可以對元件進行編程。

此外,應該整合哪些合適的功能和介面是最令NP製造商頭疼的問題。雖然用戶希望NP能整合更多的功能或介面,但功能與介面的多樣性使製造商面臨選擇難題。整合是有利有弊的,例如整合更多的介面可以幫助用戶節省週邊元件,但如果這些介面是用戶所不需要的,那麼這反而增大了晶片尺寸和功耗。從市場來看,製造商對於整合問題持謹慎態度。Agere曾推出整合流量管理器的NP,但其他廠商並未跟進。英特爾則打算在2004年推出一款代號為Westport的NP,其處理能力介於IXP1200與IXP2400之間,但增加了T1/E1介面,使用戶可以透過它實現基地台與基地台控制器之間的連接。

作者:趙艷、顏健




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