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SoC设计中的可配置技术

  传统上,系统级芯片(SoC)设计师必须应对刚性的非可配置核心技术。众所周知,传统的核心工艺在设计或制造过程中是不可配置的,并且不能按多种用途进行定制。反过来,这些工艺产生了如下的迫切需要:将定制程序包括进处理器,配置多种应用,能进行软件开发的综合工具,简化机器语言编程。
  随着可配置的核心处理器的出现,SoC设计有望发生重大变化来改变这些设计问题。影响SOC设计能力的主要益处有:降低开发成本,减少芯片的重新设计、进入各类垂直市场更快,性能的独特性和设计的灵活性,同时不损害系统的特性和性能。此外,SOC设计师还可以对CPU架构进行更改,为某些应用加快器件的速度,使其难以复制。
  目前的可配制核心处理器已出现在多种应用中。这些应用包括无线计算、移动音频和视频播放器、闪存设备、数字机顶盒(STB)、网络设备、成像、工业控制、办公自动化以及消费类电子。
  尽管存在许多领先的可配置核心(处理器)公司,但竞争主要是在两种技术之间-可配置与非可配置技术。
  虽然可配置核心处理器的市场空间仍在增长,并且与非可配置核心处理器相比,相对处于萌芽期。此外,市场从PC向移动电话,由通用处理器转向专用而成本有效的方案则加快了可配置核心处理器的应用。
  目前媒体领域在性能、应用和最为重要的硬件解决方案方面正在不断发展。不同于传统的媒体方案,如预定应用范围相当狭小的DSP、FPGA和ASIC,最新的可配置硬件方案灵活、可升级且有成本效益。
  尽管处理器技术有改进,但复杂的算法、协议和媒体市场应用的变化使设计师期待着电源效率高的硬件方案:门电路较小、特性多并具有高端性能。
  这方面的最新趋势是采用可配置处理器、可重新使用的阵列并按应用的需要装入客户的程序。这些架构通过处理海量数据来挖掘数据的并行性和存档性能。
  同时,消费类电子依然受到家庭娱乐、便携式和移动应用融合的推动,这些应用正变得越来越复杂的――网络化并且互连-这增加了产品的复杂性。
  有一点需要注意,软件设计师在开发、端口设计和实现软件应用上面临挑战,而这些挑战叠加在这些应用平台上。同样,软件IP提供商也在经历设计、集成、测试和电源管理方面的挑战。
  实现硬件的还有一个挑战是按模块式设计中断连续执行。支持基线和主测线的H264编码器IP在设计时考虑了:模块式架构、按应用执行架构/模块级、干净的界面以及易于修改和进行接口的算法,定点执行(fixed-point implementation)。
  H264 编码器支持运动预测、速率控制、参考画面选择以及MB型预报,此外它还能分割算法并支持模块式架构。由于可升级,这种架构可以跨可配置处理器、多核处理、DSP阵列和FPGA方案使用,并且已经在不同的硬件方案上做为可配置的或通用处理器来使用。