現(xiàn)在的高端智能手機(jī)需要同時(shí)支持GSM/GPRS/EDGE、TD-SCDMA、WCDMA/HSPA+、TDD-LTE、FDD-LTE五種通信模式。為了得到更好的性能，智能手機(jī)普遍采用多核設(shè)計(jì)。要將四模四核(GSM可單獨(dú)列出)集成到同一顆處理器上帶來了很大挑戰(zhàn)，終端系統(tǒng)開發(fā)者也正在尋求性能和功耗的最優(yōu)平衡。

為了幫助移動(dòng)通信SoC供應(yīng)商在最短的時(shí)間內(nèi)打造出最佳的解決方案，芯原公司前不久推出了第四代ZSP架構(gòu)(ZSP G4)和ZSP G4家族的第一個(gè)成員ZSP981數(shù)字信號處理器(DSP)核。在該公司新品發(fā)布會(huì)上，芯原公司技術(shù)市場及應(yīng)用工程高級總監(jiān)汪洋告訴記者，除了與上一代架構(gòu)兼容，ZSP G4架構(gòu)還引入了矢量計(jì)算能力，并提供了更高帶寬的接口和更多的執(zhí)行資源(圖1、2)。

圖1：芯原公司技術(shù)市場及應(yīng)用工程高級總監(jiān)汪洋。

圖2：ZSP981內(nèi)核架構(gòu)。

相較于第三代ZSP核，與無線通信技術(shù)專家合力開發(fā)的ZSP981在滿足移動(dòng)設(shè)備所需的低功耗的同時(shí)，將性能提升了17倍。ZSP981為通信基帶開發(fā)者提供了優(yōu)秀的可編程信號處理能力以支持含LTE-A、802.11ac等在內(nèi)的新興無線通信技術(shù)。

汪洋指出，在設(shè)計(jì)處理器時(shí)，最有難度的兩個(gè)模式是LTE/LTE-A和WCDMA/HSPA+的演進(jìn)，包括其對多載波聚合及矢量處理的要求。在多模方案中，如果將二者處理好的話，其他的模式就可以“通吃”。因此，在設(shè)計(jì)處理器內(nèi)核時(shí)，若針對最難設(shè)計(jì)的地方和最壞的情況突破，那么對客戶來說，在設(shè)計(jì)上就易如反掌了!

ZSP G4架構(gòu)下的IP核組合涵蓋從4發(fā)射、4-MAC標(biāo)量核到6發(fā)射、260-MAC矢量核的寬泛范圍，不同核之間的主要區(qū)別在于性能、功耗和所占硅片面積的大小(PPA)。ZSP G4為不斷演進(jìn)的目標(biāo)應(yīng)用提供了所必需的靈活性和可擴(kuò)展性。用戶可輕松地從ZSP G4系列中挑選出一款最能滿足其目標(biāo)平臺(tái)對PPA和靈活性需求的DSP核。此外，用戶還可以通過增強(qiáng)后的Z.Turbo接口來定制化指令以運(yùn)行其特定的硬件。ZSP G4系列內(nèi)核完美適用于多模移動(dòng)終端、家庭基站、智能電網(wǎng)、M2M以及移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施等(圖3)。

圖3：可擴(kuò)展的基于ZSP的4G多模基帶處理平臺(tái)。

他介紹，作為ZSP G4系列的第一款產(chǎn)品，ZSP981是一個(gè)完全可綜合的、具備6發(fā)射超標(biāo)量體系架構(gòu)的DSP核。在1.2GHz頻率下，單個(gè)ZSP981每秒鐘可以運(yùn)行820億個(gè)乘累加運(yùn)算。基于面向可共享存儲(chǔ)單元的寬位、高速接口和面向硬件加速器的增強(qiáng)Z.Turbo協(xié)處理器端口，ZSP981可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的完美平衡。ZSP981的子系統(tǒng)還包括一個(gè)功耗管理模塊、一個(gè)多核通訊模塊，以及一個(gè)多通道直接內(nèi)存訪問(DMA)模塊，可極大地簡化系統(tǒng)級集成與開發(fā)。

汪洋強(qiáng)調(diào)，如果采用純硬件的方法，需要以最壞的信道環(huán)境和最好的吞吐量來設(shè)計(jì)芯片。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信道質(zhì)量可能較好，那么設(shè)計(jì)的功耗就會(huì)造成浪費(fèi)。因此，需要通過軟件動(dòng)態(tài)調(diào)整解決功耗的問題。同時(shí)，ZSP G4保留了一些高速接口，使客戶可以加入高效的硬件模塊，以解決功耗平衡的問題。芯原在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，不光是為客戶提供IP核，還要幫助他們使數(shù)據(jù)的搬移最小化，這樣才能降低總線開銷，降低功耗。

支持HEVC和VP9的Hantro G2視頻解碼IP

芯原在發(fā)布會(huì)上還同時(shí)推出了Hantro G2多格式視頻解碼IP，用于支持高效率視頻編碼(HEVC或H.265)標(biāo)準(zhǔn)下的超高清4K視頻解碼，以及WebM項(xiàng)目下即將推出的VP9網(wǎng)絡(luò)視頻格式。此外，Hantro G2 IP還支持包括H.264、VP8、MPEG-4、VC-1、AVS(即將支持AVS+)、MPEG-2、DivX、Sorenson Spark和VP6在內(nèi)的其他多種視頻格式。

芯原董事長兼總裁戴偉民博士介紹說，VP9是由Google發(fā)起的WebM項(xiàng)目所開發(fā)的下一代開放視頻編解碼格式(圖4)。在與H.264最高規(guī)格相同的視頻播放質(zhì)量下，VP9有望為網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)節(jié)省一半的網(wǎng)絡(luò)帶寬。該視頻格式為基于瀏覽器的實(shí)時(shí)視頻會(huì)議工具WebRTC等應(yīng)用提供了一個(gè)低延遲、高質(zhì)量的視頻編碼解決方案。

圖4：芯原董事長兼總裁戴偉民博士。

汪洋指出，作為可擴(kuò)展的IP解決方案，Hantro G2可根據(jù)客戶對產(chǎn)品性能的需求來優(yōu)化硅片面積，并支持從4K@60fps播放速率的高端應(yīng)用，到1080p高清播放的中端應(yīng)用，再到標(biāo)清播放的低端應(yīng)用，從而廣泛適用于從超高清電視產(chǎn)品到低端功能手機(jī)的多樣化市場。Hantro G2是業(yè)內(nèi)首款在一百萬邏輯門以內(nèi)支持4K@60fps的單芯片架構(gòu)IP。業(yè)界領(lǐng)先的Hantro視頻半導(dǎo)體IP已經(jīng)被全球超過75家半導(dǎo)體廠商應(yīng)用于超過10億片芯片之中，而Hantro G2是Hantro視頻IP的第十三代產(chǎn)品。另外，芯原也正致力于支持HEVC和VP9的Hantro H2多格式視頻編碼IP的開發(fā)。