兼有DSP和ARM功能的處理器比較

兼有DSP和ARM功能的處理器首先分析一下DSP和ARM各有的特點(diǎn)DSP：DSP(digitalsingnalprocessor)是一種獨(dú)特的微處理器，有自己的完整指令系統(tǒng)，是以數(shù)字信號(hào)來處理大量信息的器件。一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器在一塊不大的芯片內(nèi)包括有控制單元、運(yùn)算單元、各種寄存器以及一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元等等，在其外圍還可以連接若干存儲(chǔ)器，并可以與一定數(shù)量的外部設(shè)備互相通信，有軟、硬件的全面功能，本身就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。DSP采用的是哈佛設(shè)計(jì)，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，使程序和數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在兩個(gè)分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊。也就是說在執(zhí)行上一條指令的同時(shí)就可取出下一條指令，并進(jìn)行譯碼，這大大的提高了微處理器的速度。另外還允許在程序空間和數(shù)據(jù)空間之間進(jìn)行傳輸，因?yàn)樵黾恿似骷撵`活性。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬條復(fù)雜指令程序，源源超過通用微處理器，是數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。DSP芯片，由于它運(yùn)算能力很強(qiáng)，速度很快，體積很小，而且采用軟件編程具有高度的靈活性，因此為從事各種復(fù)雜的應(yīng)用提供了一條有效途徑。其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)：在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；片內(nèi)具有快速RAM,通?？赏ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問；具有低開銷或無開銷循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持；快速的中斷處理和硬件I/O支持；具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器；(7)可以并行執(zhí)行多個(gè)操作；(8)支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。當(dāng)然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對(duì)較弱些。DSP優(yōu)勢在于其有獨(dú)特乘法器，一個(gè)指令就可以完成乘加運(yùn)算，但GPP(通用處理器)處理一般是用加法代替乘法，要n多cpu周期，盡管cpu主頻很快，但還是要相當(dāng)時(shí)間，這一點(diǎn)現(xiàn)在的GPP已經(jīng)基本上可以做到內(nèi)部單周期運(yùn)算乘加指令了。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息，來處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用ARM：ARM(AdvancedRISCMachines)，既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場，基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75％以上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計(jì)開發(fā)的公司，作為知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商，本身不直接從事芯片生產(chǎn)，而是轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片，世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計(jì)的ARM微處理器核，根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐罚瑥亩纬勺约旱腁RM微處理器芯片進(jìn)入市場。目前，全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán)，因此既使得ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持，又使整個(gè)系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品更容易進(jìn)入市場被消費(fèi)者所接受，更具有競爭力。ARM最大的優(yōu)勢在于速度快、低功耗、芯片集成度高，多數(shù)ARM芯片都可以算作SOC,基本上外圍加上電源和驅(qū)動(dòng)接口就可以做成一個(gè)小系統(tǒng)了?；贏RM核心處理器的嵌入式系統(tǒng)以其自身資源豐富、功耗低、價(jià)格低廉、支持廠商眾多的緣故，越來越多地應(yīng)用在各種需要復(fù)雜控制和通信功能的嵌入式系統(tǒng)中。ARM與DSP的比較：區(qū)別：由于兩大處理器在各自領(lǐng)域的飛速發(fā)展，如今兩者中的高端或比較先進(jìn)的系列產(chǎn)品中，都在彌補(bǔ)自身缺點(diǎn)、且擴(kuò)大自身優(yōu)勢，從而使得兩者之間的一些明顯不同已不再那么明顯了，甚至出現(xiàn)兩者部分結(jié)合的趨勢（如ARM的AMBA總線，可以把DSP或其他處理器集成在一塊芯片中；又如DSP中的兩個(gè)系列OMAP和達(dá)芬奇系列，就是直接針對(duì)兩者的廣泛應(yīng)用而將兩者結(jié)合在一起，從而最大發(fā)揮各自優(yōu)勢），另外，兩者各自不同系列的產(chǎn)品側(cè)重點(diǎn)也不盡相同，所以這里討論的是一些傳統(tǒng)意義上比較。總的來說主要區(qū)別有：ARM具有比較強(qiáng)的事務(wù)管理功能，可以用來跑界面以及應(yīng)用程序等，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在控制方面，它的速度和數(shù)據(jù)處理能力一般，但是外圍接口比較豐富，標(biāo)準(zhǔn)化和通用性做的很好，而且在功耗等方面做得也比較好，所以適合用在一些消費(fèi)電子品方面；而DSP主要是用來計(jì)算的，比如進(jìn)行加密解密、調(diào)制解調(diào)等，優(yōu)勢是強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和較高的運(yùn)行速度。由于其在控制算法等方面很擅長，所以適合用在對(duì)控制要求比較高的場合，比如軍用導(dǎo)航、電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)等方面。如果只是著眼于嵌入式應(yīng)用的話，嵌入式CPU和DSP的區(qū)別應(yīng)該只在于一個(gè)偏重控制一個(gè)偏重運(yùn)算了。另外：內(nèi)核源碼開放的Linux與ARM體系處理器相結(jié)合，可以發(fā)揮Linux系統(tǒng)支持各種協(xié)議及存在多進(jìn)程調(diào)度機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，從而使開發(fā)周期縮短，擴(kuò)展性增強(qiáng)。詳細(xì)來說：DSP的優(yōu)勢主要是速度，它可以在一個(gè)指令周期中同時(shí)完成一次乘法和一次加法，這非常適合快速傅立葉變換的需求°DSP有專門的指令集，主要是專門針對(duì)通訊和多媒體處理的；而ARM使用的是RISC指令集（當(dāng)然ARM的E系列也支持DSP指令集）是通用處理用的。存儲(chǔ)器架構(gòu)和指令集特點(diǎn)不一樣單片機(jī)為了存儲(chǔ)器管理的方便（便于支持操作系統(tǒng)），一般采用指令、數(shù)據(jù)空間統(tǒng)一編碼的馮?諾依曼結(jié)構(gòu)。DSP為了提高數(shù)據(jù)吞吐的速度，基本上都是指令、數(shù)據(jù)空間獨(dú)立的哈佛結(jié)構(gòu)。單片機(jī)對(duì)于數(shù)字計(jì)算方面的指令少得多，DSP為了進(jìn)行快速的數(shù)字計(jì)算，提高常用的信號(hào)處理算法的效率，加入了很多指令，比如單周期乘加指令、逆序加減指令（FFT時(shí)特別有用，不是ARM的那種逆序），塊重復(fù)指令（減少跳轉(zhuǎn)延時(shí)）等等，甚至將很多常用的由幾個(gè)操作組成的一個(gè)序列專門設(shè)計(jì)一個(gè)指令可以一周期完成（比如一指令作一個(gè)乘法，把結(jié)果累加，同時(shí)將操作數(shù)地址逆序加1），極大的提高了信號(hào)處理的速度。由于數(shù)字處理的讀數(shù)、回寫量非常大，為了提高速度，采用指令、數(shù)據(jù)空間分開的方式，以兩條總線來分別訪問兩個(gè)空間，同時(shí)，一般在DSP內(nèi)部有高速RAM,數(shù)據(jù)和程序要先加載到高速片內(nèi)ram中才能運(yùn)行。DSP為提高數(shù)字計(jì)算效率，犧牲了存儲(chǔ)器管理的方便性，對(duì)多任務(wù)的支持要差的多，所以DSP不適合于作多任務(wù)控制作用。對(duì)密集的乘法運(yùn)算的支持GPP不是設(shè)計(jì)來做密集乘法任務(wù)的，即使是一些現(xiàn)代的GPP，也要求多個(gè)指令周期來做一次乘法。而DSP處理器使用專門的硬件來實(shí)現(xiàn)單周期乘法。DSP處理器還增加了累加器寄存器來處理多個(gè)乘積的和。累加器寄存器通常比其他寄存器寬，增加稱為結(jié)果bits的額外bits來避免溢出。同時(shí)，為了充分體現(xiàn)專門的乘法-累加硬件的好處，幾乎所有的DSP的指令集都包含有顯式的MAC指令。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)上，GPP使用馮.諾依曼存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，只有一個(gè)存儲(chǔ)器空間通過一組總線（一個(gè)地址總線和一個(gè)數(shù)據(jù)總線）連接到處理器核。通常，做一次乘法會(huì)發(fā)生4次存儲(chǔ)器訪問，用掉至少四個(gè)指令周期。大多數(shù)DSP采用了哈佛結(jié)構(gòu)，將存儲(chǔ)器空間劃分成兩個(gè)，分別存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。它們有兩組總線連接到處理器核，允許同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行訪問。這種安排將處理器存貯器的帶寬加倍，更重要的是同時(shí)為處理器核提供數(shù)據(jù)與指令。在這種布局下，DSP得以實(shí)現(xiàn)單周期的MAC指令。還有一個(gè)問題，即現(xiàn)在典型的高性能GPP實(shí)際上已包含兩個(gè)片內(nèi)高速緩存，一個(gè)是數(shù)據(jù)，一個(gè)是指令，它們直接連接到處理器核，以加快運(yùn)行時(shí)的訪問速度。從物理上說，這種片內(nèi)的雙存儲(chǔ)器和總線的結(jié)構(gòu)幾乎與哈佛結(jié)構(gòu)的一樣了。然而從邏輯上說，兩者還是有重要的區(qū)別。GPP使用控制邏輯來決定哪些數(shù)據(jù)和指令字存儲(chǔ)在片內(nèi)的高速緩存里，其程序員并不加以指定（也可能根本不知道）。與此相反，DSP使用多個(gè)片內(nèi)存儲(chǔ)器和多組總線來保證每個(gè)指令周期內(nèi)存儲(chǔ)器的多次訪問。在使用DSP時(shí)，程序員要明確地控制哪些數(shù)據(jù)和指令要存儲(chǔ)在片內(nèi)存儲(chǔ)器中（CMD文件的編寫）。程序員在寫程序時(shí)，必須保證處理器能夠有效地使用其雙總線。此外，DSP處理器幾乎都不具備數(shù)據(jù)高速緩存。這是因?yàn)镈SP的典型數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)流。也就是說，DSP處理器對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)樣本做計(jì)算后，就丟棄了，幾乎不再重復(fù)使用。零開銷循環(huán)如果了解到DSP算法的一個(gè)共同的特點(diǎn)，即大多數(shù)的處理時(shí)間是花在執(zhí)行較小的循環(huán)上，也就容易理解，為什么大多數(shù)的DSP都有專門的硬件，用于零開銷循環(huán)。所謂零開銷循環(huán)是指處理器在執(zhí)行循環(huán)時(shí)，不用花時(shí)間去檢查循環(huán)計(jì)數(shù)器的值、條件轉(zhuǎn)移到循環(huán)的頂部、將循環(huán)計(jì)數(shù)器減1（逆序加減指令）。與此相反，GPP的循環(huán)使用軟件來實(shí)現(xiàn)。某些高性能的GPP使用轉(zhuǎn)移預(yù)報(bào)硬件，幾乎達(dá)到與硬件支持的零開銷循環(huán)同樣的效果。定點(diǎn)計(jì)算大多數(shù)DSP使用定點(diǎn)計(jì)算，而不是使用浮點(diǎn)。雖然DSP的應(yīng)用必須十分注意數(shù)字的精確，用浮點(diǎn)來做應(yīng)該容易的多，但是對(duì)DSP來說，廉價(jià)也是非常重要的。定點(diǎn)機(jī)器比起相應(yīng)的浮點(diǎn)機(jī)器來要便宜（而且更快）。為了不使用浮點(diǎn)機(jī)器而又保證數(shù)字的準(zhǔn)確，DSP處理器在指令集和硬件方面都支持飽和計(jì)算、舍入和移位。發(fā)展趨勢：DSP是否將作為手機(jī)的心臟生存下去，目前的爭論非常激烈。今天的手機(jī)生產(chǎn)采用的是雙核方式：DSP芯片處理通信，如調(diào)制解調(diào)器功能和語音處理等；一塊通用處理器（通常是ARM設(shè)計(jì)的RISC處理器）負(fù)責(zé)處理手機(jī)上運(yùn)行的各種程序，如用戶界面和控制協(xié)議堆棧等。隨這兩種處理器的功能日益強(qiáng)大，或許它們中的一方將會(huì)接管另一方目前執(zhí)行的功能。但問題在于：是ARM取代DSP，還是DSP擠掉ARM?如果將這幾者結(jié)合起來，即由DSP結(jié)合采樣電路采集并處理信號(hào)，由ARM處理器作為平臺(tái)，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)，將經(jīng)過DSP運(yùn)算的結(jié)果發(fā)送給用戶程序進(jìn)行進(jìn)一步處理，然后提供給圖形化友好的人機(jī)交互環(huán)境完成數(shù)據(jù)分析和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ?，就?huì)最大限度的發(fā)揮幾者所長。兼有DSP和ARM功能的處理器：傳統(tǒng)的芯片，基本是一個(gè)處理器內(nèi)核，或者是通用處理器如ARM,或者是DSP。對(duì)于控制和用戶接口，一般用通用處理器實(shí)現(xiàn)，算法處理或者媒體處理則依賴于DSP或者硬件芯片，很多系統(tǒng)都是雙芯片的架構(gòu)。開發(fā)模式也比較單純，比如ARM芯片，有ARM的的仿真工具，基于OS之上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)；DSP有DSP的開發(fā)工具，如TI的CCS以及510、560的仿真器，可以進(jìn)行算法的移植、優(yōu)化、跟蹤、調(diào)試等。這時(shí)，所需要的經(jīng)驗(yàn)也比較單一?，F(xiàn)如今，機(jī)器/工業(yè)視覺、高端測量測試、醫(yī)療/生物影像以及航空電子領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)，需要很多的運(yùn)算，除了要有很強(qiáng)的顯示功能外，對(duì)信號(hào)的處理能力要求也非常高。上文說到如果將DSP和ARM整合到一塊芯片上，由DSP結(jié)合采樣電路采集并處理信號(hào)，由ARM處理器作為平臺(tái)，因此兼有DSP和ARM功能的雙核處理器就應(yīng)運(yùn)而生了。針對(duì)當(dāng)前應(yīng)用的復(fù)雜性，SOC芯片能更好滿足應(yīng)用和媒體的需求，集成眾多接口，用ARM做為應(yīng)用處理器進(jìn)行多樣化的應(yīng)用開發(fā)和用戶界面和接口，利用DSP進(jìn)行算法加速，特別是媒體的編解碼算法加速，既能夠保持算法的靈活性，又能提供強(qiáng)大的處理能力。德州儀器（TI）繼第一系列Davinci芯片DM644x之后，又陸續(xù)推出了DM643x，DM35x/36x,DM6467，OMAP35x,OMAPLx等一系列ARM+DSP或ARM+視頻協(xié)處理器的多媒體處理器平臺(tái)。眾多有很強(qiáng)DSP開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師，以及應(yīng)用處理開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的工程師都轉(zhuǎn)到使用達(dá)芬奇或OMAP平臺(tái)上開發(fā)視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議及便攜式多媒體終端等產(chǎn)品。目前市面上的DSP+ARM雙核處理器主要有兩種，一是通過ARM的的AMBA總線將DSP芯片集成在一塊芯片上（在ARM上集成DSP），另外就是TI公司生產(chǎn)的OMAP與達(dá)芬奇系列芯片（以DSP為基礎(chǔ)+ARM模塊）。另外還有高通公司的QSD8250，其屬于高通第一代（Snapdragon。1GHz單核處理器，采用ARMv7指令集的早期scorpion架構(gòu)（相當(dāng)于A8架構(gòu)），65nm制程，集成Adreno200顯示核心。目前市面上的智能手機(jī)和平板電腦廣泛地采用的都是DSP+ARM雙核處理器。下面對(duì)ARM的AMBA總線和DSP中的OMAP和達(dá)芬奇系列進(jìn)行簡單介紹。一、通過ARM的AMBA總線可以將DSP或其他處理器集成在一塊芯片中（應(yīng)用較少）高級(jí)微控制器總線結(jié)構(gòu)AdvancedMicrocontrollerBusArchitecture（AMBA）定義了高性能嵌入式微控制器的通信標(biāo)準(zhǔn)。AdvancedHigh-performanceBus（AHB）AHB總線用于高性能，高時(shí)鐘工作頻率模塊。AHB在AMBA架構(gòu)中為系統(tǒng)的高性能運(yùn)行起到了基石作用。AHB為高性能處理器，片上內(nèi)存，片外內(nèi)存提供接口，同時(shí)橋接慢速外設(shè)。AHB總線通過DMA和DSP，允許在總線上存在一個(gè)或多個(gè)主控制器。雖然APB總線上可以掛接慢速外設(shè)，但是也允許在AHB上掛接一些慢速外設(shè)作為從設(shè)備，不過它們通常還是掛接在APB總線上。AdvancedSystemBus(ASB)ASB總線主要用于高性能系統(tǒng)模塊。ASB是可用于AHB不需要的高性能特性的芯片設(shè)計(jì)上可選的系統(tǒng)總線。ASB也支持高性能處理器，片上內(nèi)存，片外內(nèi)存提供接口和慢速外設(shè)。ASB總線通過DMA和DSP，允許在總線上存在一個(gè)或多個(gè)主控制器。雖然APB總線上可以掛接慢速外設(shè)，但是也允許在ASB上掛接一些慢速外設(shè)作為從設(shè)備，不過它們通常還是掛接在APB總線上。AdvancedPeripheralBus(APB)APB總線用于為慢速外設(shè)提供總線技術(shù)支持。APB是一種優(yōu)化的，低功耗的，精簡接口總線，可以技術(shù)多種不同慢速外設(shè)。由于APB是ARM公司最早提出的總線接口，APB可以橋接ARM體系下每一種系統(tǒng)總線。APB總線協(xié)議包含一個(gè)APB橋，它用來將AHB，ASB總線上的控制信號(hào)轉(zhuǎn)化為APB從設(shè)備控制器上可用信號(hào)。APB總線上所有的外設(shè)都是從設(shè)備。二、DSP芯片中的OMAP系列(應(yīng)用最為廣泛)與達(dá)芬奇系列德州儀器(TI)公司的開放式多媒體應(yīng)用平臺(tái)OMAP(OpenMultimediaApplicationPlatform)是一種為滿足移動(dòng)多媒體信息處理及無線通信應(yīng)用開發(fā)出來的高性能、高集成度嵌入式處理器。2003年推出的0MAP1710處理器能夠?qū)⒏鞣N移動(dòng)應(yīng)用的性能提高40%,而功耗僅為已有TI應(yīng)用處理器的一半。OMAP1710處理器采用與所有OMAP芯片相同的軟件環(huán)境，這使應(yīng)用開發(fā)者和手機(jī)設(shè)計(jì)者能夠完全基于當(dāng)前軟件進(jìn)行再次使用和構(gòu)建。該處理器被廣泛應(yīng)用于大家熟知的諾基亞手機(jī)上，代表產(chǎn)品有諾基亞6630、6680、6681、E50、E60、E61、E62、E65、E70、N70、N71、N72、N73、N80、N90、N91和N92等，OMAP高性能低功耗的特性，成為諾基亞手機(jī)制勝當(dāng)時(shí)手機(jī)市場的法寶2005年推出，德州儀器(TI)的OMAP?2處理器可為移動(dòng)電話提供多媒體性能。利用TI久經(jīng)驗(yàn)證的OMAP2構(gòu)架，OMAP2430采用高級(jí)IVA2硬件加速器，與先前可用的解決方案相比，使移動(dòng)電話的視頻處理提高4倍，使圖像處理提高1.5倍。該處理器的高視頻性能有助于進(jìn)行高級(jí)編解碼器算法，可使壓縮比例更高，進(jìn)而使得網(wǎng)絡(luò)可以支持更多數(shù)據(jù)，為服務(wù)供應(yīng)商降低了成本，并且有助于供應(yīng)商部署創(chuàng)收服務(wù)，如手機(jī)至手機(jī)游戲。能管理130—400萬像素的攝頭和QVGA(240X320)分辨率的屏幕，支持藍(lán)牙、紅外和高速USB傳輸，兼容A-GPS定位功能，可利用WLAN功能無線上網(wǎng)，支持第三方SD、MMC存儲(chǔ)卡擴(kuò)展，并可使用SDI/O設(shè)備，能處理400萬甚至更高像素的靜態(tài)圖片，能夠記錄30幀/秒的VGA(640X480)像素動(dòng)態(tài)有聲視頻文件，能提供接近Hi-Fi級(jí)的3D環(huán)繞音效，支持TV-0UT輸出功能，每秒可以計(jì)算200萬個(gè)多邊形。代表產(chǎn)品為諾基亞N93、N95等。OMAP2430和OMAP2420同樣是ARM1136的CPU，但是把DSP整個(gè)去掉了。同時(shí)把2D/3D圖形處理器的運(yùn)算速度降低為每秒處理1百萬個(gè)多邊形，圖像/視頻處理器升級(jí)為IVA2，處理500萬像素的靜止圖片只需要1秒的延遲，把第二攝像頭的相關(guān)電路也集成了進(jìn)來。內(nèi)部集成的5MbSRAM也去掉，但USB接口升級(jí)為2.0。同期的另一型號(hào)芯片OAMP2431,在OMAP2430閹割掉OMAP2420的DSP的基礎(chǔ)上，再把2D/3D圖形處理器也閹割掉。如今OMAP系列已經(jīng)發(fā)展到OMAP?5處理器(第五代處理器)，性能進(jìn)一步得到提高。眾多OMAP系列芯片中以O(shè)MAPL138最具代表性且應(yīng)用最為廣泛，以下是簡單介紹：OMAPL138是TI公司推出的新一代采用C674x浮點(diǎn)DSP內(nèi)核與ARM9內(nèi)核的雙核結(jié)構(gòu)的高速處理器，實(shí)現(xiàn)高達(dá)300MHz的單位內(nèi)核頻率，該器件集圖像，語音，網(wǎng)絡(luò)，存貯于一體，性能卓越，價(jià)格低廉。開發(fā)人員可以重用片上的ARM9來處理非實(shí)時(shí)任務(wù)和外設(shè)管理，同時(shí)還可充分利用浮點(diǎn)DSP來支持高強(qiáng)度的實(shí)時(shí)處理計(jì)算。0MAP-L138還可與C6748DSP實(shí)現(xiàn)引腳對(duì)引腳兼容，從而使客戶可采用不同的處理器同時(shí)開發(fā)多種不同特性的產(chǎn)品。0MAP-L138處理器的特性與優(yōu)勢：?構(gòu)建于C6748DSP基礎(chǔ)之上的雙內(nèi)核處理器采用300MHzARM9，可為開發(fā)人員提供了高度的靈活性，從而使他們能夠?yàn)槠鋺?yīng)用添加直觀易用的人機(jī)接口、觸摸屏或網(wǎng)絡(luò)功能?ARM9使開發(fā)人員能夠?qū)嵤㎜inux等高級(jí)操作系統(tǒng)；?預(yù)計(jì)將于2009年第四季度提供WindowsEmbeddedCE及Integrity支持；?不同使用情況下總功耗為440mW，待機(jī)模式功耗為15mW。達(dá)芬奇系列（主要應(yīng)用方向?yàn)橐曨l處理器）利用TMS320C64x+?DSP內(nèi)核，包含可升級(jí)、可編程的處理器，從僅針對(duì)ARM9的低成本解決方案到基于ARMCortex-A8+數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）的全功能SoC,以及針對(duì)范圍廣泛的數(shù)字視頻終端設(shè)備優(yōu)化的加速器和外設(shè)。DaVinci是一款高度集成的片上系統(tǒng)（SoC）,集成了數(shù)字視頻所需的幾乎全部組件：-TMS320C64x+DSP內(nèi)核+ARM926處理器-視頻加速器-10/100M網(wǎng)口-主/從USB口-數(shù)字視頻接口-硬件圖像預(yù)處理（圖像大小調(diào)整、OSD、3A等）-3個(gè)PWM輸出控制口（用于云臺(tái)控制）-直接的硬盤、MMC、SD存儲(chǔ)接口-操作系統(tǒng)（Linux、WinCE、BIOS）支持-豐富的音視頻算法：H.264,WMV9,H.263,MPEG4,MPEG2,JPEG,AAC,MP3,G.729,G.711,支持SXGA,720P,D1編解碼DSP子系統(tǒng)-594-MHzC64x+32K-ByteL1PProgramRAM/Cache80K-ByteL1DDataRAM/Cache（2-WaySet-Associative）64K-ByteL2UnifiedMappedRAM/CacheARM子系統(tǒng)-297-MHzARM926EJ-S.16K-ByteInstructionCache8K-ByteDataCache-16K-ByteRAM-16K-ByteROM4KBEmbeddedTraceBufferforARM9Debug近日，TI推出了全新C6A816xIntegraDSP+ARM處理器，使最高性能ARMCortex-A8與業(yè)界最高性能的DSP完美結(jié)合在一起。據(jù)介紹，C6A816x包括高達(dá)1.5GHz高精度TMS320C674x浮點(diǎn)與定點(diǎn)DSP和1.5GHz的ARMCortex-A8。其主要應(yīng)用領(lǐng)域是：機(jī)器/工業(yè)視覺、高端測量測試、醫(yī)療/生物影像和跟蹤與控制等。擁有兩個(gè)高性能內(nèi)核，當(dāng)然是各有分工。DSP肯定是用來做實(shí)時(shí)信號(hào)處理的；而ARM用來做高級(jí)顯示與3D圖形加速器，響應(yīng)速度快的豐富圖形用戶接口（GUI）以及綜合全面的系統(tǒng)控制，同時(shí)也支持多種操作系統(tǒng)，例如Linux、WindowsEmbeddedCompact7以及Android等。此外，Integra還集成了多種高帶寬外設(shè)，這些外設(shè)包括PCIeGen2、SATA2.0、雙千兆以太網(wǎng)和雙DDR2/DDR3接口，不僅可提供各種不同的網(wǎng)絡(luò)連接選擇和存儲(chǔ)選項(xiàng)，還能在片上及片外實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸。來看一個(gè)C6A816X的應(yīng)用案例。機(jī)器視覺系統(tǒng)(如自動(dòng)檢測)需要業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的PI，以優(yōu)化軟件的重復(fù)利用；高系統(tǒng)吞吐能力可處理海量數(shù)據(jù)；系統(tǒng)控制和高速連接，用于發(fā)送檢測結(jié)果和/或原始圖像;能夠在PC上完成視覺算法的原型設(shè)計(jì)和自適應(yīng)調(diào)整，并輕松與嵌入式環(huán)境連接。針對(duì)這些需求，DSP+ARMC6A816xIntegr能提供：OpenCVAPI適用于DSP加速的影像與視覺分析算法；高達(dá)1600MHz的雙32位DDR2/DDR3；1Gb/s雙以太網(wǎng)MAC。TI在同一天還推出了SitaraARMMPUAM389x,它是基于ARMCortex-A8,頻率高達(dá)1.5GHz。其與Integra處理器的唯一區(qū)別就是內(nèi)部沒有DSP。主要應(yīng)用在單板計(jì)算(Mini-iTX、PC/104),網(wǎng)絡(luò)與通信中路由和網(wǎng)關(guān)，工業(yè)自動(dòng)化中的人機(jī)界面，和諸如數(shù)據(jù)終端、自主交互服務(wù)亭的服務(wù)機(jī)。如何應(yīng)用：基于ARM+DSP的雙核架構(gòu)，很多工程師不知道如何入手進(jìn)行開發(fā)，提出了很多的疑問，比如對(duì)ARM工程師，很困惑的是如何使用DSP的資源？如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互？如何保持雙核之間的同步？對(duì)DSP工程師，則問到如何進(jìn)行ARM調(diào)試？如何啟動(dòng)DSP?如果進(jìn)行媒體加速，如何操作外設(shè)獲取或發(fā)送數(shù)據(jù)等。首先ARM+DSP的芯片，他是一個(gè)雙核的，對(duì)應(yīng)ARM和DSP分別是不同的指令集和編譯器，可以把SOC的芯片看成是兩個(gè)單芯片的合成，需要兩套不同的開發(fā)工具，CCS3.3可以進(jìn)行芯片級(jí)的調(diào)試和仿真，但是對(duì)應(yīng)ARM和DSP需要選擇不同的平臺(tái)。一般來說，ARM上面跑操作系統(tǒng)，比如Linux，Wince等，在ARM上的開發(fā)，除了bootloader以外，基本都是基于0S的開發(fā)，比如驅(qū)動(dòng)，內(nèi)核裁減，以及上層應(yīng)用等，需要的調(diào)試和仿真主要靠log或者0S提供的調(diào)試器，如KGDB,PlatformBuilder等。基于DSP核的開發(fā)和傳統(tǒng)單核DSP一樣，需要用CCS+仿真器來進(jìn)行開發(fā)調(diào)試。其次，對(duì)于芯片的外設(shè)接口，ARM核和DSP核都可以訪問，典型的情況是ARM控制所有的外設(shè)，通過0S上的驅(qū)動(dòng)去控制和管理，這部分和傳統(tǒng)的ARM芯片類似；DSP主要是進(jìn)行算法加速，只是和memory打交道，為了保持芯片的資源管理的一致性，盡量避免由DSP去訪問外設(shè)。當(dāng)然，根據(jù)具體的應(yīng)用需求，DSP也是可以控制外設(shè)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，這時(shí)，需要做好系統(tǒng)的管理，避免雙核操作的沖突。對(duì)memory的使用，非易失的存儲(chǔ)空間，比如NAND、NORFlash，基本也是由ARM訪問，DSP的算法代碼作為ARM端OS文件系統(tǒng)的一個(gè)文件存在，通過應(yīng)用程序進(jìn)行DSP程序的下載和DSP芯片的控制。外部RAM空間，即DDR存儲(chǔ)區(qū)，是ARM和DSP共享存在的，但是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要把ARM和DSP使用的內(nèi)存嚴(yán)格物理地址分開，以及預(yù)留出一部分用來交互的內(nèi)存空間。一般情況，ARM是用低端地址，DSP通過CMD文件分配高端地址，中間預(yù)留部分空間用來做數(shù)據(jù)交互，比如在OMAP3的Linux下的DVSDK中，128MB的DDR空間被分成三部分，低端地址從0x8000000到0x85800000-1的88MB空間給Linux內(nèi)核使用；從0x85800000到0x86800000-1的16MB給CMEM的驅(qū)動(dòng)，用來做ARM和DSP的大塊數(shù)據(jù)交互，從0x86800000到0x88000000-1的24MB是DSP的代碼和數(shù)據(jù)空間。芯片的啟動(dòng)也是需要重點(diǎn)考慮的問題，一般情況下，是ARM啟動(dòng)，和傳統(tǒng)的單核ARM一樣，支持不同的啟動(dòng)方式，比如可以支持NAND，NOR，UART，SPI，USB，PCI等接口啟動(dòng)。DSP默認(rèn)處于復(fù)位狀態(tài)，只有通過ARM的應(yīng)用下載代碼并且解除復(fù)位以后，DSP才能跑起來。有些應(yīng)用場景，需要DSP直接從外部上電就自啟動(dòng)，有些芯片也是支持這種模式的。最后，關(guān)于芯片的通信和同步，這個(gè)是困擾很多工程師的問題，為了便于客戶的開發(fā)和使用，TI提供了DSPLINK,CODECENGINE的DVSDK開發(fā)套件，基于DVSDK可以很方便的進(jìn)行ARM+DSP的應(yīng)用開發(fā)，下面對(duì)DVSDK的軟件架構(gòu)，各個(gè)軟件模塊的功能等做簡要介紹。DVSDK是多個(gè)軟件模塊的集成，包括純DSP端的軟件模塊，ARM的軟件模塊和雙核交互的軟件模塊oDVSDK的軟件包都是基于實(shí)時(shí)軟件模塊（Real-Time-Software-Component：RTSC）的，還需要安裝RTSC的工具XDC，XDC是TI開源的一個(gè)工具，可以支持跨平臺(tái)的開發(fā)，能夠最大程度的代碼重用；如果需要進(jìn)行純ARM的開發(fā)，還需要ARM的編譯工具以及Linux內(nèi)核或者Wince的BSP；如果需要進(jìn)行DSP的算法開發(fā)或者DSP端開執(zhí)行代碼生成，還需要安裝DSP的編譯器cgtools和DSP/BIOS；為了便于配置生成DSP端的可執(zhí)行代碼,通過向?qū)蒀odec的RTSC包和可執(zhí)行代碼，還可以選裝ceutils和cg_xml。DVSDK的核心是CodecEngine，所有的其他軟件模塊基本都是圍繞CodecEngine的。CodecEngine是連接ARM和DSP的橋梁，是介于應(yīng)用層（ARM側(cè)啲應(yīng)用程序）和信號(hào)處理層（DSP側(cè)的算法）之間的軟件模塊，在編譯）SP端可執(zhí)行代碼和ARM端應(yīng)用程序時(shí)，都需要CodecEngine的支持。CodecEngine主要有兩部分：ARM端應(yīng)用適配層，提供了精簡的A