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手機平台的架構之爭:RISC vs. DSP
 

【作者: 歐敏銓】   2005年12月05日 星期一

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隨著手機的功能日益多樣化,這個小盒子中的硬體架構也不斷演化,而其中的心臟無疑是微處理器的平台。這個市場不像PC一樣由Intel一家獨大,而是有許多廠商在其中共同角逐,例如TI的OMAP、Freescale的i系列、Intel的Xcale、ST的Nomadik、Philips的Nexperia、ADI的Blackfin等等。


由於各家的技術背景不儘相同,為了滿足愈來愈複雜的應用功能,各個廠商所提出的平台解決方案也存在著不小的差異性,不過大體來說,各個方案主要的不同點,就在於對控制與訊號處理功能上的因應作法。以控制功能來說,本來就屬於RISC核心的專長;但若要有效率的對影、音訊號做編碼或解碼處理,採用DSP是很自然的選擇。


因此,理想上的作法是同時採用兩顆處理器核心,一顆是RISC,一顆是DSP,再讓兩者能分工合作即可。最標準的例子便是TI的OMAP,其中的ARM核心為系統主要處理器,搭配高階作業系統(如Symbian、WinCE、Linux),控制的單元包括System DMA、Traffic controller、MPU Interface、LCD controller、MMU和Cache及安全系統等;另外有一顆通用的DSP核心,它強調即時性的演算執行,主要用於多媒體應用的編/解碼。


不過,這樣的架構看來簡單,但要讓兩個核心能配合無間的工作,卻不是件容易的事。因此,多數廠商同樣以ARM為系統核心,至於音訊、視訊或圖形的訊號處理,則搭配專屬的codec硬體/加速器,讓工作的複雜度能夠降低。此外,專注於RISC技術或DSP技術的廠商,也試圖在自己的核心中加入另一方的特性,或以更強大的能力來處理所有的事情。


以ARM及MIPS公司來說,兩者都認同在RISC中加入DSP功能的作法,認為這能增加設計上的靈活性和便利性,讓產品能更快推出市場。Intel的Xscale則明顯地走著該公司在PC市場的同樣路線,想發展超強的處理器核心,以極高的頻率來搞定一切,而其核心雖然也是ARM,但和標準的ARM已有不小的差異。不過,高頻處理器在手機的世界很難不在耗電性這個需求上受挫。


ADI及Starcore則試圖以強大的DSP來兼容RISC的控制功能。而為了取得RISC及DSP的技術,ADI與Intel很早就進行了戰略性合作,交換彼此的技術心得,並推出了一項RISC與DSP的混合架構,稱之為微信號架構(MSA),採用此架構的ADI Blackfin處理器,即具備一個32 bit RISC指令集和16 bit 雙乘法累加(MAC),讓信號處理功能性和控制性能夠同時提升。


這麼多的解決方案,雖然有的市佔率高,有的差些,但總算也都能找得到一塊市場,有其立足之處。由此看來,並沒有誰對誰錯的問題,只要能解決問題,就是好的解決方案。目前來說,RISC仍是手持系統中的主處理器,但以DSP日益增加的重要性,以及其技術上的不斷提升,或許有一天它會反客為主,甚至取代Intel CPU成為電腦中的新處理器核心。


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