Portable Products為低功耗設計選擇理想的處理器
性能
本文引用地址:http://www.104case.com/article/181423.htm強大的處理能力非常重要,它可以實現全新的功能,提高單位成本或面積的通道數量,加快數據速率,增加密度,實現更高質量的壓縮方法,從而實現特色化的終端產品。
在考慮產品性能時,除了MHz這一指標之外,工程師還應考慮并行處理能力。通過不同方式集成DSP、ARM或協處理器的芯片可大幅提高性能。OMAP平臺就是一個很好的范例。工程師可將代碼分組,分別運行在最適合的內核上。即便器件僅采用一個內核,也能支持并行處理功能。例如,低功耗定點TMS320C640x系列就采用單顆CPU,能夠支持300MHz頻率并行運行的八個指令單元,因此處理性能非常高。 除了集成處理器件之外,集成其它系統部件也有助于大幅提升性能。例如,足夠的片上存儲器容量意味著可在CPU需要頻繁吞吐數據的情況下大幅加快代碼運行速度。
不管開發什么類型的系統(多媒體設備或是功能性有限但需要盡可能降低功耗的設備),設計人員都能選擇到一款恰好能夠滿足所需處理能力的處理器。
在表1中,性能從中到優的評級主要取決于既定器件有多少個內核和片上設備。不過,設計工程師通常必須在性能與功耗之間做出折衷平衡。
集成度
顯然,集成度與性能密切相關。如前所述,某些芯片技術使設計工程師能在同一芯片上集成DSP、ARM9或協處理器或集成全部。
不過,從集成的角度來說,目前的器件上還可以集成其它重要的系統部件。集成存儲器就是一個很好的例子,其不僅有助于降低總體系統價格、節約系統功耗,而且還能簡化開發。一些低功耗處理器可直接在芯片上集成容量高達500KB的存儲器,如TI的OMAP-Llx系列。很多時候,無需使用外接存儲器。
不過,當前的存儲器可集成的外設種類越來越豐富,其中也包括模擬部件。如逐次逼近型(SAR)ADC,它可用于實現消費類電子設備中常見的觸摸顯示屏接口;以及通用并行端口(uPP),可用于直接連接至系統上的各種其它部件,如高速ADC或FPGA等。就當前的低功耗處理器而言,用戶還能通過以太網MAC、USB 2.0、支持海量存儲的串行ATA(SATA)、用于支持WLAN等I/O功能的SDIO、LCD控制器,以及視頻端口接口等獲得面向網絡應用的片上支持。
在表1中,集成度一項評分為優的器件均采用多個內核或協處理器,而且還支持多種外設;評分為良的器件僅支持單內核,但同時支持多種存儲器與外設;而評分為中的器件則支持較少的外設,不過它們的優點在于功耗低,而且成本較低。
上市時間
隨著消費類電子產品的技術創新速度不斷加快,產品壽命也從幾年縮短至幾個月,因而產品上市時間日益重要。一旦一家公司推出最新的產品,幾個月或是幾周后立即就會有競爭對手跟進推出具有更新特性、更吸引消費者的新產品。
產品投放市場的速度與集成度密切相關。顯然,如果部件能提供較高的集成度,那么工程師所需的開發和故障調試時間就可以大幅縮短,因為不必再開發用于協調多個芯片所需的接口和數據交換機制。此外,PCB互連和不同驅動之間的協作問題也得以減少。
不過,如果芯片上集成的內核或外設太多,工程師就需要適當的軟件工具以操控這些部件。例如,如果集成了ARM和DSP,好的工具包就應當有助于在統一的編程環境中開發需要兩個內核資源的應用。此外,工程師還應了解處理器廠商能否提供其它工具,如針對各種內核優化的第三方算法庫,支持Matlab的Simulink或NI公司的LabVIEW等第三方工具,以及評估/開發電路板乃至各種操作系統和開源選項等。這些因素對縮短開發時間、按計劃推出產品等都非常重要。
TMS320C674x等浮點器件的編程復雜性較低。在眾多情況下,開發人員都能在臺式PC上用Simulink和LabVIEW等熟悉的工具編寫代碼,并將代碼移植到DSP上,而且只需做極少的修改,甚至根本無需修改。
不過,總體上可以肯定地說,芯片的性能越高,所需的開發時間就越長。如果是需要較高性能的復雜產品,那么在代碼開發和故障調試方面顯然就需要更長的時間。 最后,工程師必須始終提前考慮到為其下一代產品做好準備。在某些市場上,標準變動非常快,而企業又希望快速占據市場。這時,設計工程師就必須構建出能面向未來市場的產品,并可根據新標準或新增特性的要求及時實現升級。因此,了解不同的處理器系列非常重要,需要檢驗其在軟件與引腳兼容方面是否存在問題,如果需要提高計算能力的話,是否能在盡可能少地改動整體系統設計和代碼的情況下實現性能的提高。
表1中,在上市時間項評分為優的產品在軟件與硬件方面的支持都非常豐富。評分為良的產品集成度較低,需要更多外設或存儲器,相關的設計工作也更多。
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