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面向音视频解码的SoC平台设计

杨建  
【摘要】: 随着集成电路制造工艺特征尺寸的不断变小,芯片的集成度呈指数增长。为降低产品成本,设计者在芯片上集成包括处理器、存储器、特殊功能模块、以及模拟器件等几乎所有的系统功能,这种高度集成的系统级芯片称为片上系统(SoC)。SoC设计的高难度、高成本使设计者都面临这样的挑战:怎样在更小芯片尺寸上,以更低的功耗、更短的时间设计出功能更强大的芯片。然而,芯片的设计能力无法跟上以摩尔定律进步的生产工艺,设计能力和生成能力之间存在的差异称为设计鸿沟(design gap),这种状况推动设计者寻求更好的片上系统设计方法。本文的主要包括3方面内容:集成电路设计方法学、SoC设计平台的开发及其在多媒体处理上的应用。 可重用设计和面向应用的设计是两种最重要的SoC设计方法。片上系统集成数目众多的功能模块,使用已有的、经过验证的IP模块能有效的控制设计成本、缩短设计周期并提高设计质量。可重用设计方法贯穿SoC从设计规范制订到芯片流片整个设计过程,可重用设计原则保证IP模块在SoC设计中被有效重用,是复杂SoC需要遵守的设计原则。SoC与特定应用领域密切相关,是更高层次的ASIC。面向系统的设计强调快速系统建模和软/硬件协同仿真,从而进行体系结构探索和优化,保证设计收敛。 SoC系统中的IP根据与应用的相关性可分成通用部分和专用部分,基于平台的设计将通用部分组成设计平台,为该平台扩展应用相关部分构成目标系统。基于平台的设计是一种IP复用策略,仅通过为平台添加几个专用IP组件就能快速实现设计,最大程度减小验证的不确定性,降低了设计成本和风险。通用部分包括处理器、通用接口、以及片上互连等。本文描述了SoC设计平台的核心部件,包括CK510 RISC处理器和Spook DSP处理器的体系结构,并提出了种高性能的片上互连方式XRAIL多通道总线和XRING片上通信网络。 多媒体应用已成为当前最热门的研究领域之一,高清电视、卫星通讯、以及手持式设备等都包含丰富的多媒体处理技术。论文描述了两个面向多媒体处理的SoC设计平台,其中Gemini双核平台主要面向音频处理,在该平台上实现了OggVorbis解码器;MSSoC平台是面向多媒体处理的SoC平台,它采用XRAIL和XRING片上互连方式,能将在芯片上集成多个功能子系统,本文描述的示例系统包括H.264解码子系统、视频显示子系统等功能结点,能实现视频回放。


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