消費類電子設備音頻應用解決方案分析

不論SOC廠商選擇在一個專用的內核上運行音頻，還是在主CPU上進行音頻處理，由于同樣的工具鏈能用于開發基于主CPU和音頻的應用，所以軟件開發工具的成本更低。開發工具成本的一個主要組成部分是與工具有關的維護。在專用DSP的情況下，這可能是整個成本的很大一部分。

那些使用一個MIPS內核實現控制功能和使用DSP進行音頻處理的開發商必須熟悉兩種不同的開發環境。一種典型的開發環境可能包括操作系統、編譯器、模擬器、仿真器、調試程序、線跡工具、探針和剖面儀。然而，當同樣的內核再度使用時，只需熟悉一種開發環境，從而減少總體設計時間和設計成本。

前優化音頻軟件提供上市時間優勢

MIPS科技和其音頻軟件合作伙伴可為MIPS32內核提供各種各樣經過優化的音頻應用軟件。這些應用軟件包括多種用于數碼相機、數碼攝像機、機頂盒、數字電視和DVD播放機等消費產品的標準音頻多媒體數字信號編解碼器。這些高度優化的算法與MIPS科技提供的高性能開發工具一道，可幫助開發商把重點放在驅動應用的開發和集成方面，而無需對標準音頻的算法進行優化。

對于那些希望調整其他音頻/DSP算法的用戶，MIPS DSP程序庫(MIPS DSP Library)作為MIPS軟件工具包的一部分可供使用。這個程序庫具有廣泛的適用于語音壓縮、回聲消除、噪音消除、通道均衡、音頻處理等信號處理功能，還包括濾波器和FFT等通用功能。這些功能已在MIPS科技的多種處理器系列中實現了優化。MIPS內核有許多特性有助于有效地實現像DSP這樣的應用。經過優化的音頻多媒體數字信號編解碼器和DSP程序庫可利用這些特性提供重要的優勢：

⊙為在所有音頻算法中使用32位整數數據的內部計算提供盡可能最優異的音頻質量。

⊙MIPS32乘法積累(Multiply-Accumulate，MADD)指令在對DSP MAC運行進行編碼時是非常有效的。

⊙在DSP回路中適當的時候，可使用MIPS32架構中的數據預取指令。這可使數據預取進入高速緩存的下一個反復，同時執行當前的反復指令。由于可避免高速緩存的錯誤等待時間，可以顯著地節省總體運行時間。

⊙存儲器占板面積小對大多數最節省成本的解決方案都是很理想的，MIPS16應用特定擴展(Application Specific Extension，ASE)可用于減少程序代碼容量。這可以通過簡便地使用一個編輯時間選擇來實現，以顯著減少程序代碼的容量。

圖2 MIPS音頻解碼的應用實例

除了上述的特性之外，該軟件還利用其他技術得到盡可能最高的性能：

⊙MIPS32匯編工具具備加強關鍵運算計算的人工編碼能力;

⊙建立在內核到內核基礎上的人工時序可以最大限度地減少加載使用(在指令需要的數據開始執行之后，來自高速緩存/存儲器系統的加載指令數據到達—直到數據可供使用之前，處理器都不會運行)的瓶頸;

⊙循環展開和軟件流水線操作可用于最佳的代碼時序。

為了提供最大限度的靈活性，可在軟件中執行MIPS消費音頻平臺的所有算法。不過，SOC設計者還是可以通過CorExtend的特性使用MIPS內核指令集來滿足新出現的音頻標準。用戶定義的指令(UDI)或CorExtend可為應用加速增加新的指令和狀態。這種定制能力為SOC廠商提供了改進性能和產品個性化的功能。

遷徙途徑

MIPS科技不斷開發越來越先進的內核設計，并實現架構方面的進展，在持續改善性能方面積累了豐富的經驗。在內核領域，MIPS科技已在產品中增加了一個8段流水線，從而改進了時鐘速度性能。在架構方面，MIPS科技已通過增加第二版架構(Release 2 Architecture)改善了IPC性能。

MIPS科技繼續承諾改進性能，最近又為多線程(Multi-Threading，MT)發布了ASE MIPS處理器。這種產品與音頻市場有著特殊的關系。MIPS MT ASE利用來自另一個可用線程的有用的工作填充流水線固定位置的方法，改善了整個系統的性能。但是，MT ASE在音頻方面更為顯著的特性是其提供了服務質量(QoS)時序機制。MT ASE采用了一個可以共享一條單流水線的多重虛擬處理元素(Virtual Processing Elements，VPE)的概念。在一個音頻環境中，可以使用兩個VPE：一個運行OS(操作系統)，另一個運行音頻應用。MT ASE可以利用時序政策，保證使特定任務的處理器帶寬分配最小。此外，它還可提供服務質量特性。這兩個特性的結合可以在不跳過任何音頻幀的情況下保證音頻應用的實時執行，同時也維護了所有其他的實時任務，以及適時方式的OS。

QoS特性根本上消除了OS中斷對音頻功能表現的影響。通常，中斷服務可在“發生”異常的線程執行時間方面引起相當大的可變性。MT ASE可提供一個機制，它可使任何異步異常得到延緩，直到OS線程(非豁免線程)被預定。這增加了在一種有限的和受控的方式下OS任務的中斷等