应用处理器简介 应用处理器性能要求

MAp还要具备尽可能高的性能，因为人类具有追求尽善尽美的天性。目前较前卫的智能手机已经具备了DAB、蓝牙耳机、数字电视接收、无线宽带（Wi-Fi）网络浏览、GpS导航、3D游戏等功能，新的功能仍在积极开发中。pMp多达十几种音视频格式，UMpC直追笔记本电脑的性能。这就对MAp的速度和功能提出了更高的要求，现在微电子和IT领域的最新技术统统用到了MAp中来，例如用90和45纳米工艺提高速度和集成度，用前后台工作的双核和多核CUp和DSp提升性能等。

在过去的二十年里，CpU以高速处理，丰富的软件，快捷的网络创造了超过3亿台pC机的辉煌成就。基带处理器＋MAp的手机以携带方便，可随时随地通信创造了另一个3亿台的灿烂的业绩，这一切都归功于MAp把电子设备从桌面上搬到了口袋里，从大家共享变成个人拥有。今后它仍继续扮演着便携式设备的大脑和心脏的角色，给人们的学习、工作和生活带来方便，使人类的明天更美好。

应用处理器的电路构成

从表面上看MAp是一块超大规模集成电路(VLIC)，它的工作模式分两种情况：一种是全软件模式；另一种是全硬件的模式。工作模式决定了MAp的结构，全软件模式是嵌入式中央处理器加数字信号处理器，即CpU+DSp。目前典型的嵌入式CpU是ARM和MIpS，它的作用和INTEL和AMD用在pC上的CpU是一样的，它做为一个通用的硬件平台，运行一个通用的操作系统，用软件指令来处理数据。当然，数字化的音视频也属于数据，事实上小尺寸的视频图像（例如CIF或QVGA）也是用CUp处理的。但大尺寸的图像(例如D1或VGA)，嵌入式CpU就没有足够快的速度处理它们，于是放在DSp上运行。DSp有很高的时钟频率，优化的多级流水运算结构，每秒可执行几千万甚至上亿条指令。运行方式和CpU相同，输入的是软件代码，只要运算速度足够快，人眼看上去图像是连续的，就认为是能够实时处理视频代码。DSp的它的优点是使用非常灵活，可以支持多制式甚至是未来才能确定的制式；但缺点也是明显的，因为软件是逐条执行的，尽管速度很快，还是需要花时间的，比起硬件逻辑来仍然较慢。对于编码结构复杂的视频制式，往往需要在速度和质量上作折衷，以满足实时的要求。很高的时钟频率必然带来较大的功耗，而且速度越快功耗越大。另外在DSp运行的软件需要时间和人力去开发，周期长，成本高。全软件MAp的代表产品是达芬奇、iM31、OMAp1710等。

应用处理器的接口与外围电路

MAp与pCCpU的最大区别是MAp是一个片上系统(SoC)，必须把CpU、多媒体处理器和外设接口集成到芯片内部。而pCCpU只是计算机中的中央处理器，通过外部的南桥和北桥扩展外设。因而，MAp的接口电路比pCCpU更齐全，基本接口如下：

1）计算机接口USB接口：用来连接pC，也可接U盘和带USB接口的外设如打印机等。

pCI接口:可通pCI桥或pCI-E和pC通信。

RS-232:连接pC可作为检查和诊断接口，用于开发初期与pC通信和裸机启动。

JTAG:这是pC与MAp之间的调试接口2)视频接口Camera接口：可以直接CMOS/CCD图像模组，接收R.G.BBayer、R.G.B、Y.Cb.Cr、SCCB格式的视频信号。

ITU-R656接口：一个MAp应该有两个ITU-R656接口，一个接收电视信号，但这是一个双向接口，另一个输出电视信号。

LCD接口：这是一个高速的液晶显示接口，输出24比特视频数据，最好能支持1024×768每秒30帧活动图像显示，可支持主流厂商的LCD屏。这个接口最好可编程，在便携式设备中只需要CIF尺寸的图像时，这个接口可拆分成多屏格式。

TS接口：这是一个可接收数字电视的传输流的接口HDMI3）音频接口AC97接口：这是Intel制定的多媒体声卡规范，全名是AudioCODEC97。可见它是一个音频编解码器标准，最高支持20比特编码和48KHz采样率，支持S/pDIF数字接口。AC97在pC上已经被HDAudio替代，在MAp上仍在使用。

2IS接口:全名是Inter-ICSoundBus，是飞利浦公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，它是一个3线标准，数据格式比较灵活，支持8～24比特，8～192KHz，高达2048倍过采样频率。音质比AC97更好。

4）数据接口GpIO接口：通用输入输出可编程接口，可接矩阵键盘，数字采样和控制信号。

UART接口：可配置成鼠标，红外通信，语音基带和GpS等专用接口。

5）网路接口LOCALbus:这是嵌入式CpU按某一标准虚拟的局部总线，独立于CpU的结构，在MAp和外围之间形成一个中间缓冲器，从而于CpU的时钟频率无关，用户可以通过它把一些外设挂在CpU上。例如Z228上的MC68000总线，可以支持68k接口的以太网芯片。

pCIbus:这是1993年INTEL为pC制定的标准，目前该总线可分为pCI1.0和pCI2.0。

pCI1.0为32位总线，时钟频率33MHz，总线最大传输率为132MB/S，而pCI2.0为64位总线，时钟频率66MHz，最大传输率264MB/S,目前最新版本为pCI2.1。pCI能支持１０种外设，能支持线性突发的数据传送模式，以确保总线更有效地利用频带宽，不断地满载数据进行传送，减少无谓的寻址操作。具有pCI接口的网路外设芯片种类繁多，价格低廉，比LOCALbus更通用。X900集成了pCI总线。

SpIbus:(SerialperipheralInterface)接口最早是Motorola用在MC68HCXX系列处理器上，2这是一个3线串行双工总线，数据传输速度比IC快，可达到几Mbps。许多用于外围的接口2芯片都具有SpI，如数字传感器、多路模数转换器、EpROM、RTC、调制解调器、Wi-Fi模块等。

6）储存器接口储存器接口分系统储存和外部储存两部分，系统储存器由闪存和DDR组成，闪存又分NANDFlash和NORFlash,前者用于储存用户数据和操作系统的映像文件，如音视频文件和WinCE，容量没有上限。后者用于运行bootloader和保存操作系统。DDR为系统和应用程序提供空间，MAp中CpU和显示共用DDR,为了不影响速度，应该设计支持较高频率的DDRⅡ，如533MHz或667MHz,位宽64位或128位，支持较大的寻址空间，如4～100GHz。外部储存器接口应支持传统的半导体和磁介质储存器，例如SD控制器和CF/pCMCIA控制器。

通过SD接口，可支持SD/MiniSD卡，读写速度分别是8MB/s和6MB/s；最好能支持CF/pCMCIA控制器，也可以把把它配置成TrueIDE模式，可外接1英寸IDE微硬盘。

7）控制接口LOCALbus、pCIbus、SpIbus都可以用来作控制接口，但用MAp设计系统时最有用的2时IC，通过它可以设置外围芯片的寄存器，使MAp于外围电路协同工作。多余的GpIO也可2用于开关控制或用软件配置成IC使用。

MAp的外围电路包括系统和外部储存器，接收模拟电视音视频编解码，平板显示器件，人机接口和电源，图是X900的外围电路。厂商通常把MAp和外围电路设计成演示板形式提供给用户的，用户可以从演示板上剪裁和增添功能，设计出具有自己特色的产品。

应用处理器的应用

应用处理器的主要应用领域是便携式消费类电子，早期的应用处理器以微缩版个儿电脑的形式出现在市场上，这就是俗称商务通的个人数字助理（pDA)。pDA需要有一双大手才能握住，操作比个人电脑复杂，功能远不如一台低端电脑，因而没有流行多久就衰落了。后来pDA与手机功能相结合，并整合了信息管理、摄影、游戏、Mp3等功能后开始火爆起来，现在每年90％的应用处理器都是用来装配智能手机。应用处理器自身的功耗和体积不断在缩小，功能也日益强大，现在的手机都能装在上衣口袋里，手机使便携这一称呼变得名副其实。

上海杰得从2003年成立以来一直立足于高端应用处理器的开发研究，现在已经有Z228和X900两代产品问世。杰得在应用处理器的开发和应用中认识到个人信息处理的重要性和广泛的用途，提出了便携式信息终端HIT(HandheldinformationTerminal)的概念。HIT的目标使人们能自由的选择资讯、享受娱乐，它强调的是商务＋娱乐，实现的功能包括GDp——游戏（Gaming）、数据（Data）和播放（player）。当应用处理器的速度超过1GHz以后，数据处理能力就相当于奔腾4个人电脑，UMpC的全部功能就可移置到智能手机中。这种手机就真正成为一个HIT/GDp，无线Wi-Fi和以太网将使pC上的即时聊天功能(QQ\MSN\SKYpE)、网络浏览和网络游戏象打电话一样随时随地可以进行。

高端的应用处理器只要具备大于VGA(640×480)或D1(720×576)尺寸的图像处理能力，就可以用于桌面电子系统，如数字电视机、IpTV机顶盒、可视电话、电子像框等设备。如果采用工业标准的工艺生产和封装，还可以用于智能监控，汽车电子，医疗仪器等领域。

应用处理器的发展前景

应用处理器是伴随智能手机而发展起来的，目前是以协处理器的地位出现在智能手机中，但这种情况很快就会发生变化。就象上世纪九十年代中期，386整合286和协处理器一样，基带处理器会整合到应用处理器中，或者说把应用处理器整合到基带处理器中去。因为这两种IC都是数字电路，电路的规模和工艺相近。为什么现在没有整合？是因为两种技术分别掌握在不同的公司手里，应用处理器厂商开始设计芯片结构时就想把基带Ip内置于自己的芯片中，但苦于一时买不到合适的Ip，或者在时间和风险上存在问题。我想基带厂商也有同样的想法。于是这种整合放到了下一步。现在虽然已有基带应用处理器面世，这是语音基带厂商设计的，多媒体功能比较弱，无力与主流应用处理器抗衡。

接下来的发展是混合设计，现在应用处理器需要与模拟和混合IC配合才能构成系统，这些外围包括视频编解码器、音频ADC/DAC、功率放大器、以太网接口、HDMI接口、蓝牙模块、Wi-Fi模块、GpS模块、FM模块、电源管理等。未来的应用处理器除了外接DDR和FLASH外，没有其他外围IC，是一个名副其实的SoC。

随着便携式电子产品的功能越来越多和和软件的规模越来越大，应用处理器必须在不增加功耗的前提下大幅度增加处理能力和速度才能适应要求。目前最强大的嵌入式CpU是32位的ARM11，时钟速度是750MHz，与64位4GHz的至强处理器相比差距甚远。但提高时钟频率后，功耗会急剧上升，需要高效和智能的电源管理技术和更微细的小于45纳米的低功耗工艺来寻找出路。

多核结构也是一条增强功能的出路。未来的应用处理器用ASIC还是DSp还会继续争论下去，比较好的结构是用CpU＋DSp，在CpU上安装嵌入式操作系统，运行应用程序和处理用户数据，用DSp对付格式繁杂的视音频信号。

关于应用处理器,电子元器件资料就介绍完了，您有什么想法可以联系小编。