如何选择多媒体编解码芯片

　　多媒体（duō méi tǐ） 的英文单词是Multimedia,它由media和multi两部分组成。一般理解为多种媒体的综合。多媒体是计算机和视频技术的结合，实际上它是两个媒体；声音和图像，或者用现在的术语：音响和电视。

　　本文对音视频产品的芯片选择作了分析，从芯片的指令集，主频，cache,DMA等方面进行衡量，给大家在选择软解码芯片时提供一些帮助。

　　现在有许多电子产品需要有多媒体编解码芯片的支持，例如：机顶盒，高端手机，PMP.在设计这些产品时，选择好一款DSP芯片，成为了产品成败的一个关键。如何选择芯片？这是一个非常复杂的问题，涉及到方方面面。我把我对这个问题认识在此总结一下。

　　先从了解芯片的处理能力说起。假如我们要让我们的产品做到MPEG-4 D1实时解码，不考虑价格，功耗，接口等其他因素，只谈处理能力。人们谈起芯片的处理能力时，总是首先想到主频。Trimedia1300的主频是133Mhz,而Blackfin533的主频高达600Mhz.Blackfin的主频比Trimedia要高得多。

　　当年Intel和AMD争夺PC芯片市场时，Intel的主频高于AMD,后来AMD打出了主频*指令数/周期的牌，引入了新的概念。于是，2*133+3*133=266+400.而Blackfin,每个周期多可以执行3条指令，其中只有一条是做乘加运算，另两条都是存取操作。算作1*600+2*600=600+1200.Blackfin中的乘加指令的执行时间与Trimedia中的大致相同，都是3个时钟周期后得到结果。每秒的算术逻辑运算和控制指令数，Blackfin是Trimedia的三倍。从简单算术逻辑运算和控制指令来看，Blackfin是比Trimedia稍强些。

　　下面以视频处理中典型的IDCT运算为例，来比较这两款芯片的处理能力。在Trimedia中，使用IFIR16, DUALUCLIPI, PACK16MSB,MERGEDUAL16LSB这四个DSP指令，一个8点的IDCT需要大概12个周期。在Blackfin中，使用双乘双加指令，可以在21个周期中完成一个8点的IDCT.因为Blackfin的主频是Trimedia的4倍多，单从指令方面看，执行一个8点IDCT,Blackfin是Trimedia的两倍。

　　在实际的MPEG-4解码中，需要执行的不是一个8点IDCT,而是一个8*8点的二维IDCT.在上面的对执行指令周期的计算时，一个隐含的前提假设是所有的数据都是在寄存器中。做一个8*8的二维IDCT至少需要32个32位寄存器。因为Trimedia中有128个寄存器，而Blackfin中只有8个数据寄存器，因此，在Blackfin中就不可避免要在2维IDCT执行中作从内存到寄存器的数据传递工作。当cache miss发生时，CPU不得不停下来，等待数据的传入。如果把相同的工作频率为133Mhz的SDRAM与Trimedia和Blackfin连接，则一个Trimedia中的cache miss要耗掉3个时钟周期，而一个Blackfin中的cache miss则要用掉5个时钟周期。

　　Cache miss对运算速度的影响非常大，尤其是在做motion compensation时，数据在内存和寄存器之间频繁的导入导出。当CPU工作频率和内存频率相差越大，cache miss的影响就越大。

　　因为这两款DSP都是为音视频处理设计的，他们都有一些特殊的指令来完成音视频处理。但因为Blackfin只有两个MAC单元，同时只能做两个乘加，比Trimedia的4个乘加差了些。为了弥补这个不足，Blackfin为video 处理的处理设计了一些特殊的指令，可以很方便的完成motion estimation 和compensation.

　　在其他方面，Blackfin的二维DMA可以独立快速的完成图像的转置和裁减。Trimedia的图像协处理器可以任意改变图像的大小。他的每一条指令都有guard位，可以选择的执行。

　　由此可以看出，一个芯片的处理能力不只由他的工作频率决定，他的指令功能，每个指令的执行周期数，单周期指令数，寄存器个数，cache行为，内外工作频率差都对性能有不可忽视的影响。其他的例如外围数据传递方式，协处理器的功能也不可忽视。

　　第二个选择DSP的方面是看DSP的功耗是否符合要求。DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是值得称道的两大特色。 Trimedia是为数字电视，监控设备，机顶盒设计的。他的功耗很大，他的芯片面积大概是Blackfin的4倍，工作时需要加散热片。Trimedia不可能用在手持设备上，Trimedia的使用是在监控设备上，一块片子多可以做4路CIF编码。Blackfin完全可以移植到手机上，在性价比上完全可以与OMAP一拼。

　　在软硬件的调试方面，现在多数的芯片都支持JTAG,调试工具也都大同小异，没太多说的。对于外围的接口，不同的芯片因为设计目的不同，也会有很大差异。除了这些方面，还有一个不可忽视的方面是生产厂家对这块DSP的发展计划。千万不要在软硬件都开发好，等待产品上市赚钱时，芯片厂家停产了，那就没地方哭去了。