mpeg-4是一種新興的視頻標(biāo)準(zhǔn)，其彈性糾錯(cuò)能力和可支持小屏幕的特性使之在移動(dòng)通信市場(chǎng)上受到廣泛關(guān)注，幾乎所有移動(dòng)電話生產(chǎn)商和pda開發(fā)商都對(duì)其表示出極大的興趣。然而這種視頻標(biāo)準(zhǔn)對(duì)處理器的要求卻非常高。在整個(gè)移動(dòng)通信結(jié)構(gòu)中，僅mpeg-4處理器這一部分就會(huì)毫不客氣地吞掉大量的資源。因而要想真正實(shí)現(xiàn)無(wú)線視頻應(yīng)用這一夢(mèng)想，首先就必須解決mpeg-4信號(hào)處理問(wèn)題。

　　工程師們已經(jīng)嘗試過(guò)采用固定編碼邏輯和通用型dsp來(lái)完成這一龐然大物般的mpeg-4處理，但結(jié)果均不理想。固定編碼邏輯雖然能夠提供較高的性能，但設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)所需的時(shí)間太長(zhǎng)，而且得到的設(shè)計(jì)結(jié)果不夠靈活，無(wú)法滿足將來(lái)修改的需要。而通用可編程數(shù)字信號(hào)處理器(dsp)盡管很適合有限沖擊響應(yīng)(fir)濾波和其他一些mac密集的應(yīng)用，但對(duì)于可變長(zhǎng)度解碼和離散余弦變換等視頻編解碼中固有的算法卻又無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)。

那么怎樣才能設(shè)計(jì)出滿足要求的處理器呢？本文給出了一種方案：采用定制dsp。工程師們可以利用數(shù)字dsp ip核并結(jié)合一些新的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一種用戶化的引擎來(lái)完成所需的mpeg-4功能，從而將無(wú)線視頻應(yīng)用變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

　　本方案的第一步，要開發(fā)一種應(yīng)用軟件來(lái)執(zhí)行mpeg-4視頻標(biāo)準(zhǔn)，然后對(duì)該軟件進(jìn)行優(yōu)化和校驗(yàn)，以保證其滿足mpeg-4視頻標(biāo)準(zhǔn)的要求。第二步，在這個(gè)應(yīng)用軟件得到優(yōu)化之后，將其編譯至一個(gè)通用型dsp引擎，仔細(xì)分析它在應(yīng)用中可能出現(xiàn)的性能瓶頸。通過(guò)分析，構(gòu)造一組由設(shè)計(jì)者定義的計(jì)算單元(ddcu)，有針對(duì)性地解決應(yīng)用中的計(jì)算瓶頸問(wèn)題。這組ddcu構(gòu)成一個(gè)庫(kù)，利用這個(gè)庫(kù)，設(shè)計(jì)者可以為不同的產(chǎn)品和產(chǎn)品域創(chuàng)建不同的用戶應(yīng)用dsp引擎。例如，在一個(gè)支持qcif(四分之一普通接口格式)和cif幀格式的pda中，可以通過(guò)簡(jiǎn)單等級(jí)(sp)和高級(jí)簡(jiǎn)單等級(jí)(asp)創(chuàng)建一個(gè)簡(jiǎn)單的定制 dsp來(lái)實(shí)現(xiàn)低速編解碼。

　　此外，通過(guò)恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)規(guī)劃，設(shè)計(jì)者還可以使引擎的性能剛好滿足目標(biāo)產(chǎn)品的要求——例如針對(duì)cif格式設(shè)計(jì)出幀處理速度為每秒15幀的 dsp引擎——這樣就能降低對(duì)時(shí)鐘速率、指令長(zhǎng)度和存儲(chǔ)映像的要求，從而實(shí)現(xiàn)低功率和低成本。但是若想支持更大尺寸的幀并支持高級(jí)分析，就需要?jiǎng)?chuàng)建一種性能更高的dsp引擎。這種dsp引擎內(nèi)部并行度更高，可用資源量更大，因而運(yùn)行速度也更快。

　　最后一步，將定制dsp融入多處理器內(nèi)核，通過(guò)兩者的共同作用來(lái)達(dá)到進(jìn)一步規(guī)劃高端應(yīng)用性能的目的。在當(dāng)今的通信行業(yè)中，產(chǎn)品推向市場(chǎng)的速度越來(lái)越快，以上談到的方法和工具恰好為快速分析和創(chuàng)建定制dsp從而加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一種較好的方案。

下面讓我們看看定制dsp是如何創(chuàng)建的。

可定制的vliw(超長(zhǎng)指令字)引擎

　　引擎指一組資源的集合，通過(guò)對(duì)這種資源編程，可以使之以某種給定的順序?qū)崿F(xiàn)一系列操作。通常，設(shè)計(jì)中最主要的處理工作是由數(shù)據(jù)通道資源-即我們所說(shuō)的計(jì)算單元-來(lái)完成的。

　　計(jì)算單元可以對(duì)其輸入進(jìn)行一系列操作，并輸出一個(gè)或多個(gè)計(jì)算結(jié)果。risc(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))和dsp是兩種由計(jì)算單元組成的處理器。其中，risc處理器每次(每時(shí)鐘周期)只能執(zhí)行一個(gè)操作，而典型的多媒體和dsp應(yīng)用卻可以在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行多項(xiàng)操作。這是因?yàn)榇蟛糠诌@種高級(jí)dsp 的結(jié)構(gòu)都具有某種形式的指令級(jí)并行處理能力。

　　本文給出的方案中，針對(duì)mpeg-4應(yīng)用而設(shè)計(jì)的dsp引擎能夠達(dá)到固定編碼邏輯和通用型dsp都無(wú)法達(dá)到的性能。該引擎之所以如此成功，主要原因之一就是采用了vliw結(jié)構(gòu)。vliw是一種非常適合多媒體應(yīng)用的結(jié)構(gòu)。它支持指令級(jí)并行性，這就使得采用它的dsp引擎可以在單時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行多項(xiàng)操作。不但如此，它還支持應(yīng)用程序編譯過(guò)程中的并行性，這又避免了為龐大的視頻處理耗費(fèi)過(guò)長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間或增加過(guò)大的晶片體積。與vliw類似的超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)也具備這一特性。

用戶應(yīng)用引擎的一種專用解決方案

　　下面來(lái)討論一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的解決方案，該方案采用了三級(jí)不同的可定制性來(lái)構(gòu)造專門的用戶應(yīng)用引擎。

　　第一級(jí)可定制性在處理器的標(biāo)準(zhǔn)資源處提供，這些標(biāo)準(zhǔn)資源包括算術(shù)邏輯單元(alu)以及乘法器和累加器(mac)等。對(duì)某些應(yīng)用而言mac 用得較多，如基于快速傅立葉變換(fft)的算法；還有一些則傾向于更多地采用alu。這就提出了一個(gè)要求，對(duì)于不同的應(yīng)用，處理器應(yīng)有不同的資源組合，而不是將所有的應(yīng)用都分配到同樣的一組固定的資源中去。

　　例如，可以將一個(gè)mac密集的算法分配到一個(gè)包含4 mac、2 alu、1 shift的處理器中去，而將一個(gè)alu密集的應(yīng)用分配給一個(gè)包含3 alu、1 mac、1 shift的引擎。這種處理器資源分配的可定制性對(duì)許多普通應(yīng)用而言已經(jīng)綽綽有余，但對(duì)大多數(shù)與視頻相關(guān)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，它們的要求更高，并且需要更多的