用于便携式多媒体 SoC视频处理方案分析(4)

　　通用处理器(DSP/RISC)——真正的多任务引擎

　　通用处理器是一种可编程的方案，能够在同一个硬件平台上并行支持多种应用。当选择通用处理器时，系统集成商主要有两种选择，即DSP核和RISC核。对于RISC核，由于缺乏运算功能、存储器带宽有限以及缺少面向视频的指令，因而不太适合执行视频处理或其它复杂的数学运算任务。例如，当对以D1分辨率编码的视频(如H.264)进行解码时，对于一个32位的RISC核来说，所需的处理能力可能是一个双MAC DSP(如CEVA-X1620)的10倍。

　　就规模来讲，一般通用处理器所需的门数要比前两种多。但是，系统中这样的处理器可以复用，可以在并行执行基带处理任务、定位(GPS)或管理

图3和图4给出了采用通用处理器的SoC推荐架构。

图3：采用带CPU的通用DSP系统架构示意图

图4：采用不带CPU的通用DSP系统架构示意图。

　　在其中一种配置中包括一个通用处理器。图3中包括一个用于多媒体处理的DSP和一个用于日常工作和系统任务的CPU。而图4则只有一个单处理器(带有RISC能力的DSP)，该处理器执行多媒体处理和CPU的日常工作。

　　通用处理器方案的主要优点如下：

　　1. 支持多标准。这些处理器支持各种视频标准，以及各种分辨率和帧率。所有的参数可以通过软件来定义。同一硬件平台可以运行帧率为15fps的QVGA分辨率，也能运行帧率为30fps的D1分辨率；

　　2. 音视频同步。DSP能够处理不同种类的音频编码，并能处理音视频间的同步。当同步在DSP上进行时，多媒体任务就可以从CPU上卸载，或者系统中可以根本不用；

　　3. 非视频操作的复用。除了视频处理之外，通用处理器还能够执行很多其它工作；

　　4. 支持下一代产品。采用同一平台可以支持未来的各代产品，这就使得SoC设计师能够很容易地支持其消费产品路线图。

　　该方案同样也具有以下缺点：硅片面积大-可编程性将不可避免地需要较大的裸片面积。由于能够在视频处理之外执行多种其它任务，从而导致了一些并不用于视频处理的功能模块。不过，由于使用通用处理器而增加的面积可以通过从系统中去掉CPU来弥补，或者可以采用只能带低处理载荷的小规模CPU。

　　对用于视频处理的通用处理器进行加速

　　有以下几种方法可以帮助提高通用处理器的效率(性能)：

　　1. 采用专用指令来更好地利用DSP引擎；

　　2. 从DSP上卸载所有的数据传输操作，使其专门用于视频处理；

　　3. 算法加速。利用独特的软件算法来旁路掉常规的详细运算。

　　视频指令——DSP中的多媒体建构模块

　　专用的多媒体指令能够大大加速纯软件多媒体实现。下面给出了一部分指令和程序结构，他们可以被嵌入到通用DSP中，专用于加速多媒体功能：

　　1. 绝对差分。用于运动估计和解锁滤波器；

　　2. 四分平均。用于1/2或1/4像素运动补偿；

　　3. 分类字节。用于非线性滤波器和预/后处理；

　　4. 字节加/减。用于DCT、运动重建、1/4像素滤波器、对称滤波器、运动估计和解锁滤波器；

　　5. 排列数据剪辑(对字节或字的动态范围)。用于环内解锁滤波器。

　下面是用于H.264环内解锁滤波器的代码例子，采用了专用的4路SIMD视频指令(CEVA-X1620汇编代码)：

　　上面的样本代码描述了在视频后处理中将VLIW与SIMD结合在一起的用法。该例中，'4b' SIMD指令用于操作4个不同且相互独立的字节数据。在上面的样本代码中有两个指令数据包都包括有5个并行指令(VLIW)，其中4个是4向SIMD指令，可在一个单周期中实现17个并发操作。