芯片設計為強國之本，芯片設計對于一個國家的立足尤為重要。因此，大家需對芯片設計有所了解。為增進大家對芯片設計的認知程度，本文將對芯片設計的示例加以講解。本文中，將和大家探討可配置技術下的系統(tǒng)級芯片設計。如果你對本文的內容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

傳統(tǒng)上，系統(tǒng)級芯片(SoC)設計師必須應對剛性的非可配置核心技術。眾所周知，傳統(tǒng)的核心工藝在設計或制造過程中是不可配置的，并且不能按多種用途進行定制。反過來，這些工藝產(chǎn)生了如下的迫切需要：將定制程序包括進處理器，配置多種應用，能進行軟件開發(fā)的綜合工具，簡化機器語言編程。

隨著可配置的核心處理器的出現(xiàn)，SoC設計有望發(fā)生重大變化來改變這些設計問題。影響SOC設計能力的主要益處有：降低開發(fā)成本，減少芯片的重新設計、進入各類垂直市場更快，性能的獨特性和設計的靈活性，同時不損害系統(tǒng)的特性和性能。此外，SOC設計師還可以對CPU架構進行更改，為某些應用加快器件的速度，使其難以復制。

目前的可配制核心處理器已出現(xiàn)在多種應用中。這些應用包括無線計算、移動音頻和視頻播放器、閃存設備、數(shù)字機頂盒(STB)、網(wǎng)絡設備、成像、工業(yè)控制、辦公自動化以及消費類電子。

可配置技術將取代非可配置技術

根據(jù)Semico Research公司的數(shù)據(jù)，2005年和2006年可配制核心處理器的出貨量分別達到13億和16億片。2007年可配制核心處理器的出貨量預計達28 億片。世界范圍內，可配制技術的使用正在增長，復合年增率(CAGR)達45%，而非可配置技術在過去三年里一直呈現(xiàn)下降趨勢，CAGR為8%。

至于應用板塊的增長方面，工業(yè)應用(14%)、移動電話(13%)、有線與移動基礎設施(12%)以及汽車(11%)仍是可配置核心處理器增長最高的應用領域，而非可配置核心處理器應用增長最快的是打印機(10%)、存貯器(10%)、PC(8%)、固定式消費電器(7%)和移動式消費類設備(5%)。

盡管存在許多領先的可配置核心(處理器)公司，如Tensilica、ARC、Stretch、PACT XPP、IpFlex、Rapport、IBM Cell以及Morphing Machines公司，但競爭主要是在兩種技術之間-可配置與非可配置技術，業(yè)界觀察家一般都持這樣觀點。

雖然可配置核心處理器的市場空間仍在增長，并且與非可配置核心處理器相比，相對處于萌芽期，但是隨著有更多公司推出可配置技術來對抗非可配置核心處理器公司，如Intel、ARM和MIPS，可配置方案有望取代如Intel、ARM和MIPS等公司。此外，市場從PC向移動電話，由通用處理器轉向專用而成本有效的方案則加快了可配置核心處理器的應用。

硬件和軟件設計挑戰(zhàn)

目前媒體領域在性能、應用和最為重要的硬件解決方案方面正在不斷發(fā)展。不同于傳統(tǒng)的媒體方案，如預定應用范圍相當狹小的DSP、FPGA和ASIC，最新的可配置硬件方案靈活、可升級且有成本效益。

盡管處理器技術有改進，但復雜的算法、協(xié)議和媒體市場應用的變化使設計師期待著電源效率高的硬件方案：門電路較小、特性多并具有高端性能。

這方面的最新趨勢是采用可配置處理器、可重新使用的陣列并按應用的需要裝入客戶的程序。這些架構通過處理海量數(shù)據(jù)來挖掘數(shù)據(jù)的并行性和存檔性能。新技術通常來源于Tensilica、Stretch和其它可配置核心處理器公司。

同時，消費類電子依然受到家庭娛樂、便攜式和移動應用融合的推動，這些應用正變得越來越復雜的――網(wǎng)絡化并且互連-這增加了產(chǎn)品的復雜性。

有一點需要注意，軟件設計師在開發(fā)、端口設計和實現(xiàn)軟件應用上面臨挑戰(zhàn)，而這些挑戰(zhàn)疊加在這些應用平臺上。同樣，軟件IP提供商也在經(jīng)歷設計、集成、測試和電源管理方面的挑戰(zhàn)。

媒體播放器架構

Tata Elxsi公司成功的獲得了不同應用的支持，其獨特的“媒體播放器架構”靈活、可升級、纖小、低維護且跨平臺便攜，適用于DVD播放器、便攜式播放器(PMP)和廣播媒體播放器(BMP)，它可為數(shù)字媒體的任何應用領域所采用。

這種“媒體播放器架構”的特色包括面向對象的模塊式設計;明確的接口;標準化的且分類的錯誤處理機制;響應信號的回叫(call-back);寬松的耦合結構以及較小的占位面積。

與開放源代碼相比，TataElxsi公司的“媒體播放器架構”具有可重新使用的部分，因此適合于廣播媒體。這些部分包括DVB-H和AV回放、 H264/MPEG-4/HEAAC/MP3解碼器支持、MPEG-4錄制、JPEG幻燈片放映、播放單管理以及常用　文件格式支持。

H264編碼器模塊式架構

實現(xiàn)硬件的還有一個挑戰(zhàn)是按模塊式設計中斷連續(xù)執(zhí)行。TataElxsi公司開發(fā)了支持基線和主測線的H264編碼器IP。這種編碼器在設計時還考慮了：模塊式架構、按應用執(zhí)行架構/模塊級、干凈的界面以及易于修改和進行接口的算法，定點執(zhí)行(fixed-point implementaTIon)。

H264 編碼器以TataElxsi公司豐富 的算法為特色，它支持運動預測、速率控制、參考畫面選擇以及MB型預報，此外它還能分割算法并支持模塊式架構。由于可升級，這種架構可以跨可配置處理器、多核處理、DSP陣列和FPGA方案使用，并且已經(jīng)在不同的硬件方案上做為可配置的或通用處理器來使用。

如同所有的技術趨勢一樣，處于萌芽而正在成長的可配置核心處理器產(chǎn)業(yè)繼續(xù)以功效為中心，功效的底線是成本的節(jié)省。特別是在半導體產(chǎn)業(yè)中，與競爭對手相比，這始終是一項優(yōu)勢。用戶需求的改變必須用最具成本效益的方案來滿足，同時不損害性能，這對進入可配置核心處理器業(yè)務提供了廣泛的機會。

Tata Elxsi公司具有豐富的AV編碼器/譯碼器和媒體方案，這些方案的設計始終注意不斷變化的硬件平臺。這種模塊式設計方法適用于軟件IP，如用于完成“媒體播放器架構”的AV編碼器/譯碼器。這產(chǎn)生了更快的上市時間和可升級能力的優(yōu)勢。

圖1. 可配置技術的應用在世界范圍內在增長，復合年增率(CAGR)為45%

而非可配置核心處理器在過去三年一直呈現(xiàn)下降趨勢。

圖2. 工業(yè)、有線和移動基礎設施和汽車應用仍是可配置核心處理器增長比例最高的

而非可配置核心處理器的應用的CAGR不過10%。

圖3. 媒體設備的連接網(wǎng)絡。

圖4. TataElxsi公司的“媒體播放器架構”。

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