瑞薩推首款內置圖像識別功能車用雙核SoC

       為新一代汽車信息系統實現了1,920MIPS的出色性能和單芯片解決方案?

        瑞薩科技公司1月19日在東京宣布推出SH7776（SH-Navi3），該產品應用于由汽車導航系統演變而來的新一代高性能汽車信息終端、具有片上增強型圖形功能和高性能圖像識別處理功能的雙核片上系統（SoC）器件。SH7776（SH-Navi3）在單個芯片上整合了2個CPU內核，并且實現了1,920M條指令/秒（MIPS）的出色處理性能，其處理速度是瑞薩科技早期單芯片SoC產品的2倍。將于2009年4月開始在日本發售樣品。

        瑞薩科技公司在面向汽車導航系統的微處理器市場上的份額居全球首位*1，并且SH-Navi系列*2-用于實現對高性能汽車導航系統至關重要的功能（如3-D圖形）的單芯片SoC器件-現在已被應用到多種高端產品中。汽車導航系統將演變成“新一代汽車信息中心”，在駕駛的同時，它還在汽車信息控制以保證便利性、安全性和環境研究方面起到重要作用。新型SH7776雙核SoC器件在單個芯片上提供了對“新一代汽車信息中心”至關重要的性能和功能。它能夠顯示逼真的彩色3-D圖形來實現多媒體、信息通信以及導航應用；顯示2-D/3-D圖形來實現圖形用戶界面（GUI）*3，進而加強用戶友好性；并且為車道檢測和前車跟蹤之類的功能實現圖像識別。除此之外，還在芯片上嵌入了可以加強雙核架構的系統可靠性的功能。

        SH7776（SH-Navi3）的特性如下：

         1.雙核架構，可以實現高達1,920MIPS的出色處理性能

        SH7776（SH-Navi3）整合了瑞薩科技公司的2個在汽車導航系統之類的應用領域得到認可的SH-4A高性能32位CPU內核，并且在低功模式和533MHz的工作頻率下提供了高達1,920MIPS（960MIPS×2）的出色處理性能。這大約是瑞薩科技公司第二代汽車導航系統用SoC產品（SH-Navi2）的處理性能的2倍，并且全面支持顯示各種圖形所需的高速、復雜信息處理功能以及圖像識別功能。

        2.用于顯示更逼真的彩色3-D圖像的3-D圖形引擎和2-D/3-D圖形處理器

        3-D圖形引擎整合了英國Imagination科技有限公司（IMG）的PowerVR*4SGX-高級3-D圖形IP。它實現了約為PowerVRMBX（其用于早期的SH-Navi1和SH-Navi2中）2倍的多邊形性能。這不但支持導航應用中的3-D渲染，而且還支持多媒體應用，如需要更逼真的彩色3-D渲染的人機接口（HMI）。

        SH7776（SH-Navi3）還包含用于詳細地圖渲染的2-D和3-D圖形處理器以及更簡便易用的操作屏幕。支持的特性包括2-D渲染功能（如粗線渲染）以及用于加強三維性的3-D渲染功能（如三角3-D渲染）和用于實現更逼真紋理的紋理影射。它們代表地圖上的各種3-D物體（如高層建筑），并且實現了詳細的高級GUI以及地圖、圖標和菜單。

        3.業內首款面向汽車導航系統、具有片上圖像識別處理功能的雙核SoC產品

        SH7776（SH-Navi3）是業內首款雙核SoC產品，整合了圖像識別處理功能，如駕駛輔助系統的車道檢測。瑞薩科技公司已經開始批量生產具有片上圖像識別處理功能的SH7774（SH-Navi2）。新型SH7776（SH-Navi3）基于上一代產品之上，能夠提供更高的性能，并且通過更高的內部并行化和加倍的總線寬度將處理速度加快了近3.5倍。

        它能夠同時實時地執行多個外部環境識別程序，如車道檢測和前車檢測與跟蹤。這簡化了駕駛安全性改進步驟。

        并且，失真補償模塊能夠將照相機采集到的圖像數據轉化成任何形狀。例如，從配有魚眼透鏡的照相機上采集的圖像數據可用于生成汽車外設的鳥眼視圖。

        4.DDR3-SDRAM存儲器接口和PCIExpress接口，可以實現超高速數據傳輸

        SH7776（SH-Navi3）是業內首款面向汽車導航系統的雙核SoC，其整合了DDR3-SDRAM存儲器接口-用于連接高速DDR3-SDRAM、工作頻率為533MHz的雙通道16位專用總線接口，從而實現了最高速度為4.27Gb/s的超高速數據傳輸?？梢酝瑫r訪問專用總線的2條通道。

        并且，PCIExpress接口*5的專用I/O能夠在250Mb/s的最高速度下將數據寫入帶有PCIExpress接口的外部器件上或從其中讀取數據。

        5.各種用于提高汽車信息終端用戶友好性的外設功能，包括串行ATA接口

        SH7776（SH-Navi3）整合了汽車導航系統所需的片上外設模塊，包括用于實現高速硬盤連接的串行ATA接口*6、帶有音頻編碼器的聲音接口、USB版2.0Host/Function接口、用于接收地面數字電視廣播的TS接口和GPS*7基帶處理模塊。各種外設功能讓元件數量減少和以更低的成本實現高性能系統成為可能。

        6.提高了雙核系統的可靠性，并且縮短了開發時間

        雙核架構支持下面2類處理，從而能夠靈活地滿足各種用戶要求。

        對稱多處理（SMP）：在這里，在單個OS內運行的單個程序的運行可以在2個CPU內核之間進行分配，從而實現了并行處理。

        不對稱多處理（AMP）：在這里，不同的OS（或相同OS的多個實例）和完全不同的程序在各個CPU內核上運行。

        注意：在這種情況下，在芯片內采用了允許2個OS協同操作的機制和讓2個OS分開運行的機制（這種機制可以防止一個CPU訪問存儲器的某個區域的時候，另一個CPU訪問和修改該存儲器的相同區域內的數據）。

        由于是在硬件（在SH7776芯片中）中實現這類通常在軟件中實現的支持，所以可以為采用雙核處理器的系統開發實現高可靠性。

        <產品背景資料>

        近年來，汽車信息終端（如汽車導航系統）開始提供越來越先進的導航功能，包括3-D顯示、更高的可識別性和更強的真實性。需求日漸增多的功能包括用于加強簡便易用性的顯示功能、通過手機鏈路實時地獲取信息、娛樂信息系統功能（如音樂和視頻回放）、地面數字電視廣播接收、甚至安全駕駛輔助系統的某些功能。隨著這些系統具有的功能越來越多和變得越來越復雜，它們逐漸演變成了用以在駕駛的同時保證便利性、安全性和環境研究的汽車信息控制功能的核心。

        更高的性能需要處理器或片上系統（SoC）器件處理這類應用所需的大量信息，但是通過更加精密的工藝或者更快的操作速度來滿足這種需求導致了功耗增加等問題的出現。作為對市場需求的回應，越來越多地使用多核技術（在那里，在單個芯片上整合了多個CPU，并且各個CPU內核以并行或者分布式的方式處理各項處理任務以便提高效率）來提升CPU性能和降低功耗。

        瑞薩科技公司早些時候采用了多核技術，并于2008年推出了帶有2個SH-4ACPU內核的SH7786雙核處理器（在533MHz的工作頻率下，其最高性能為1,920MIPS）。

        為了滿足市場對汽車信息終端用多核SoC器件的需求，瑞薩科技公司開發了SH7776雙核SoC-SH-Navi系列的新成員，其推動了汽車導航系統的發展，為其搶占了很大的市場份額，并且還在汽車導航系統領域得到了大家的認可。SH7776整合了2個SH-4ACPU內核，支持高性能和更快的圖形功能-圖像識別處理功能，并且提供了大量高功能接口。

        <產品詳情>

        CPU內核

        SH7776采用整合了瑞薩科技公司的2個SH-4A32位精簡指令集計算機（RISC）CPU內核的核心架構。它支持對稱多處理（SMP）（在這里，在單個OS內運行的單個程序的運行可以在2個CPU內核之間進行分配）和不對稱多處理（AMP）（在這里，不同的OS（或相同OS的多個實例）和完全不同的程序在各個CPU內核上運行）。這為用戶提供了最大的系統配置靈活性。提供的偵測控制器支持SMP。它從2個CPU內核上處理內部高速緩存的數據更新，并且保持高速緩存的相關性。

        并且，時鐘頻率和4個低功耗模式中的任何一個都可以針對各個CPU單獨設置。例如，當只有1個CPU內核工作時，另一個CPU內核可以設置成低功耗模式來降低功耗。這樣就可以在滿足系統的處理要求的同時，保持總功耗最低。

        各個CPU內核都配有1個最高工作頻率為533MHz的浮點處理單元（FPU）。這些FPU支持單精度和雙精度計算，并且可以在7.46GFLOPS（10億次浮點運算/秒）的單精度模式下實現最高處理性能。這可以加快靜止圖象和視頻的編解碼器處理。

        并且，大多數為采用了基于SH-4A內核（如SH-Navi1）的SoC器件的產品而開發的現有軟件資源都可以重新跟SH7776（SH-Navi3）一起使用，而無需修改。這有助于縮短系統開發所需的時間。

        3-D圖形引擎

        先進的著色引擎采用了IMG的PowerVRSGX3-D圖形IP，支持各個頂點和單個像素的陰影處理，從而實現了更加逼真的圖像渲染。使用行業標準APIOpenGL®ES*8保證嵌入式應用的可升級性。

        圖像識別處理功能

        圖像處理要求在照相機和其它傳感器采集到的圖像數據的基礎上識別駕駛環境的情況。SH7776采用了圖像識別處理IP，其通過更高的內部并行化和加倍的總線寬度提供了比早期SH7774的IP約快3.5倍的處理性能。內部處理已經從8位上升到了16位格式，從而能夠支持高分辨率照相機。在眾多片上外設功能中，特別適于汽車圖像識別處理系統的是3通道視頻輸入接口和支持的分辨率高達WXGA（1,280×768像素）的雙通道顯示器功能。瑞薩科技公司還計劃推出具有近200種功能的圖像識別庫產品來簡化圖像識別應用的開發。

        DDR3-SDRAM存儲器接口

        SH7776具有用于連接高速DDR3-SDRAM、工作頻率為533MHz的雙通道16位專用總線接口，能夠實現最高速度為4.27Gb/s的超高速數據傳輸。可以同時訪問專用總線的2條通道。例如，DDR存儲器的各個模塊可以分別分配給圖形顯示器和CPU，從而同時實現了高級圖形顯示和高速處理，或者各個模塊被分配給2個CPU內核。

        資源分配可以根據產品概念來進行，從而為提升系統性能提供了一種簡便方法。

        封裝

        采用的封裝為653-引腳BGA（25mm×25mm）。

        開發環境

        E10A-USB片上調試仿真器的多核版本可用作開發環境。它支持并行執行、并行中斷、單CPU中斷和重新執行以及同步調試功能，從而為開發人員提供了極大的靈活性。

        還提供具有如下特性的用戶系統開發參考平臺，從而讓用戶能夠進行有效的系統開發。

        包含面向汽車信息系統的外設電路，從而為用戶系統提供了準確的器件驗證環境。

        可用作應用軟件等的軟件開發工具。

        輕松添加定制用戶功能。

        <開發環境補充>

        除了上述開發環境，目前正在開發分布式功能系統構建支持技術，它可以簡化采用多核產品的分布式功能系統的開發。將于2009年晚期開始供應該產品。

        在分布式功能系統中，多核處理器的各個CPU內核均被分配給特性或功能不同的獨立系統（領域）。各個CPU內核協同工作，為整個系統提供聯合操作。瑞薩科技公司的分布式功能系統構件支持包括可以在多個領域的OS之間實現集成的通信接口技術-EXREAL-ExARIA*9-和可以防止OS間干擾的技術-EXREAL-ExVisor*9。它消除了為實現多核協同工作而構建新型復雜軟件的需求，并且允許重新使用很多最初設計用于單OS系統的現有軟件資源。這樣就能夠利用多核產品在短時間內構建分布式功能系統。并且，它為多個運行不同的OS的CPU內核實現了可靠操作。

        瑞薩科技公司通過下列手段不斷推動汽車導航系統市場的進步：及時推出新產品來滿足市場需求，利用多核技術開發新型SoC器件來提升CPU性能、提高速度和為高端系統實現先進功能，以及通過能夠為低端和中級系統提供高性能和先進功能的產品而一路向前。

        <注釋>

        1．SH-Navi系列：面向信息終端（如汽車導航系統）、基于瑞薩科技公司SuperH™32位RISCCPU內核的SoC產品系列。目前，該系列的3款產品均已進入批量生產階段，包括帶有片上圖像識別處理引擎的SH7774。

        2.SuperH是瑞薩科技公司的商標。

        3.圖形用戶界面（GUI）：一種用戶界面，在那里信息以圖形的方式顯示，并且可以通過點擊器件之類的方式進行直觀操作。

        4.PowerVR是英國Imagination科技有限公司的商標或注冊商標。

        5.PCIExpress接口：一種用于串行數據傳輸的I/O接口。

        6.串行ATA接口：用于連接個人計算機和存儲器件（如硬盤驅動器）的IDE（ATA）標準的延伸。

        7.GPS代表“全球定位系統（GlobalPositioningSystem）”。

        8.OpenGL®ES是美國行業領袖SiliconGraphics公司開發的、用于實現3-D圖形處理的編程接口，其特點在于平臺獨立性。它是用于嵌入式系統的API，相當于OpenGL的子集。標準制定組織KhronosGroup規定了其指標。

        9.EXREAL-ExARIA和EXREAL-ExVisor：這些是與Hitachi公司合作開發的，是一項面向采用瑞薩科技公司ExrealPlatform™（其提供了集成式解決方案，從片上系統（SoC）器件到用戶系統開發）中使用的多核架構的分布式功能系統的技術。（ExrealPlatform™是主平臺，為獨立專用平臺的開發提供了基礎。）

        *上面提到的其他產品名稱、公司名稱或品牌均為其各自所有者的財產。

        <典型應用>

        汽車信息終端：汽車導航系統等

        游戲控制臺等