2004年11月A版

    进入21世纪，多种多样的高速、多媒体产品市场的兴起正在推动半导体应用的转变，因为其中许多产品都受益于Internet的互连性和卓越的数字信号处理性能。

    近日，ADI（模拟器件公司）媒体平台与业务部（MPSG）总经理John Croteau先生来到北京，向本刊介绍了ADI在嵌入式媒体处理器、DSP及相关软件技术方面的发展状况。 照片 John Croteau：信号处理最有前途的一项应用将是对包含高质量语音、音频与视频功能的媒体设备和便携式设备提供永远在线，以及通过Internet高速互联。

可编程DSP兴起

    ADI公司认为DSP可编程是近几年的发展方向。

    根据Forward Concepts DSP市场研究公司提供的报告，2002年总值为133亿美元的DSP市场的60% 属于固定功能的硬件解决方案。其中大部分是用于商用市场的功能和专用算法集成电路(FASIC) 和定制的ASIC（它们虽然使用了DSP技术，但OEM 客户不能对其编程），以及主要由FPGA和PLD组成的DSP模块。与此相对应，软件解决方案仅占DSP市场的40%，它包括基于软件的微结构，例如可编程DSP、媒体处理器和MPU。

    占据市场最大份额的硬件解决方案中，有80多家商用市场FASIC供应商提供多种产品，包括从数字用户线（DSL）和用于线缆modem的调制/解调芯片，到用于MP3和大多数DVD 播放器的解码器芯片。这些芯片完成Internet音频播放器和无线通信基础设施中的特定功能。过去，FASIC和定制ASIC提供的信号处理能力超过基于软件的可编程DSP微结构的处理能力。

    通用DSP一直是技术创新的起点。当工程师设计一种新器件或增加新功能时，通常总是以DSP通常能达到的一种高性能为出发点。尽管如此，对于了解DSP算法的每一位编程人员来说，有相当大的一部分系统设计师从事比较主流的微结构编程。

    当今，整个DSP市场中仅有大约1/3采用了基于软件的结构，诸如可编程DSP和MPU。传统的硬件解决方案占据了大部分市场份额，包括商用市场FASIC、定制ASIC、带DSP网间协议（IP）内核的ASIC和DSP模块。

    随着嵌入式媒体处理兴起的势头日益增长，应该将更新的基于软件并且由控制和信号处理组成的微结构扩展到硬件实时视频处理和带超长指令字（VLIW ）的媒体处理器。

    这就是为什么根据世界半导体贸易统计公司（World Semiconductor Trade Statistics Inc，WSTS）的报告，常规MPU和MCU的销售量与DSP的销售量相比是5:1的关系。若不考虑手机中的可编程DSP，则为10:1。虽然两者都呈现相似的增长速率，但DSP的增长仍停留在适中的速率上，尽管在许多不同种类的设备中都明显体现出向信号处理差异化方向发展的趋势。

    随着对设计灵活性和产品上市时间优势的需求使竞争越来越明确，随着制造工艺的进步使体系结构的性能越来越高，基于软件的系统设计应用于过去由固定功能的FASIC和定制ASIC所占据领域的势头日益增加。今天，媒体处理器（通常是VLIW DSP）已经被用于诸如高清晰度电视（HDTV）和机顶盒的高端消费电子产品。再加上高端MPU，这些基于软件解决方案也仅占整个DSP市场份额的2%。不过，市场的转变很紧迫，因为由 RISC和DSP 组成的微结构现在已经具有足够的信号处理性能，从而可以进入更广阔的市场实现语音、视频处理和硬件实时媒体处理应用。

新兴市场对处理器的要求

·可编程

    作为引领转变的因素，许多传统嵌入式应用正在经历着一种根本转变;它们要处理大量的音频和视频数据——在某些情况中它们用于娱乐，但在许多情况中它们用于业务、保密或安全应用。这些应用是连接网络的媒体设备，它们发挥了具有先进信号处理性能的可编程处理器的优势。正如在移动电话中，可编程DSP促进了我们采用不断升级的GSM语音编码解码（CODEC）标准。

    无论是音频还是视频应用，多格式和多标准支持将是便携式和手持设备设计是否成功及其实用的关键要素。但是，固定功能的IC不能提供这种灵活性以支持包括Microsoft Windows Media，MPEG-2，MPEG-4 和H.264的多格式;并且常规的嵌入式处理器也不能满足专门媒体处理系统对信号处理的要求。

·MPU技术创新

    微处理器(MPU)在成本和性能方面显著地改善的原因是结构创新优于半导体制造工艺光刻尺寸的缩小，尽管这两者都很重要。随着ADI公司定点DSP的结构从支持过去十年的语音带宽调制解调到当前能够在同一芯片上支持视频处理应用发展，其性能一直稳步增长。与此同时，半导体制造工艺和结构创新使其每单位性能成本呈现对数-线性关系下降。

    例如，十年前，ADI公司以1美元/MMAC（每百万次乘加操作需要1美元）的性能实现了每单位性能价格（或价格/性能）的突破，从而将其低于10美元/片的DSP带入了主流产品市场。今天ADI公司又以1美分/MMAC性能的Blackfin 处理器又一次实现了每单位性能价格的突破。这个新的每单位性能价格水平为固定功能DSP和嵌入式处理器的许多用户提供了一种新的有价格竞争优势的选择。 日常生活将要发生改变（Translations of graphics） From=从  To=到 Home A/V Receiver＝家庭音频和视频接收机   Home Media Node＝家庭媒体节点 Engine Control＝引擎控制              Telematics＝  远程信息处理  Icons and Buttons＝图标和按钮操作     Video and Voice Activation＝视频和音频点播

    20世纪80年代，PC机从根本上改变了人们处理业务的方式;20世纪90年代，蜂窝电话、高速调制解调器和网络改变了人们相互之间的交往和娱乐方式。现在，嵌入式处理正在引领当今新一代电子设备——从无线系统和引擎控制到家庭娱乐、蜂窝电话和个人数字处理（PDA）——经历一场包含着丰富的音频、视频和无线通信能力在内的处理方式的根本转变。

促成新的微结构——Blackfin

    嵌入式控制器已经被广泛应用于各种类型的便携式和移动设备中，用于任何带有按钮、LED或LCD平板显示的控制场合。嵌入式控制也用于汽车，包括实现引擎和操纵室控制功能以及显示电子读数。

    ADI与Intel 公司进行战略性合作并取得一种创新成果——称作微信号结构（MSA）的RISC与DSP混合结构。这种嵌入式处理器结构将RISC Processor 处理器、功能强大的DSP和高性能媒体处理的最佳质量和特性结合起来。

    Blackfin处理器的线性流水线结构不仅以DSP工作方式执行这种硬件实时任务，而且也支持RISC MCU的可编程性、存储器管理、存储器保护和事件中断和异常处理。

    Blackfin处理器既不同于基于MAC 模块的MPU，也不同于与ARM处理器结合的DSP，它是为控制、媒体和信号处理量身订做的一种紧密结合在一起的有效单内核嵌入式处理器。 Blackfin处理器现在同一芯片上用软件方法实现了全媒体处理整体性能水平的技术突破， 但其价格仅是VLIW DSP或媒体处理器的几分之一。

适合多业务的Blackfin Fusiv平台

    ADI坚信：信号处理最有前途的一项应用将是对包含高质量语音、音频与视频功能的媒体设备和便携式设备提供永远在线，以及通过Internet高速互联。

    为此，今年5月，ADI还发布了配合Balckfin使用的VoIP处理器——Fusiv-Vx。Fusiv-Vx可通过一颗芯片提供安全、高速传输的数据、语音和视频业务汇聚。Fusiv-Vx处理器基于流行的ADSP-2100内核的DSP技术，用于快速增长的IP语音网络（VoIP）市场，这样可降低价格并且满足用户前端设备（CPE）器件种类快速发展需求的解决方案。

    通过Blackfin和Fusiv技术组合成的Blackfin Fusiv平台能提供高质量的视频、语音和数据业务应用，例如，适合用于居民住宅和商业市场的数据与媒体网关、综合接入设备（IAD）和IP专用小交换机（IP-PBX）。

    目前，ADI公司的Blackfin Fusiv平台已受到市场的重视，例如已被法国第二大通信集团SAGEM选中，用于住宅modem和网关。中国厂商也在开发IP机顶盒等产品。 （注：迎九编写） 1