越來越快的高端CPU

便攜式系統(tǒng)中的微處理器通常分為以下幾類：低端微控制器用于遙控和玩具；DSP用于驅(qū)動豐富的多媒體設(shè)備，例如MP3播放器和數(shù)碼相機(jī)；高端CPU是大部分筆記本電腦、高端PDA及某些下一代智能電話的大腦。
然而，這些主要類別間的界線通常是模糊的，但是在高端應(yīng)用中有一個信息是清晰而明顯的，那就是：越來越快。例如，NEC 4100系列的4133處理器，它基于266MHz的4130超級定標(biāo)器芯核，該內(nèi)核也被用于該公司的4131處理器。低功耗的4133采用16mm2 240引腳BGA封裝。4133使用NEC的0.15mm工藝生產(chǎn)，下一步將發(fā)展到0.13mm工藝。
在4133中，內(nèi)核運(yùn)行在266MHz下，并且內(nèi)部的32位處理器總線運(yùn)行在133MHz下，比上一代增加了33%。在總線上CPU是主控制器，并且與DRAM控制器、以太網(wǎng)MAC和PCI共享該總線(見圖1)。對于總線，這些外圍設(shè)備有各自的DMA用于存取存儲器、PCI和以太網(wǎng)。
“由于盡力保持小封裝尺寸并降低成本，我們已經(jīng)在4131上增加了16個引腳?！盢EC嵌入式處理器項(xiàng)目組高級市場經(jīng)理Arnold Estep說，“在此過程中，我們復(fù)用了帶有某些PCI功能的一個以太網(wǎng)MAC引腳?！?BR>雙發(fā)處理器內(nèi)核采用MIPS I、II、III指令集操作，同時增加了以太網(wǎng)MAC和66MHz PCI特性。它具有單循環(huán)乘—加或乘—減命令，能夠傳遞1.7指令/時鐘，相當(dāng)于在266MHz下445 Dhrystone MIPS。在全速工作時，最大功耗是370mW。一些低功耗模式可用來降低功耗。例如，在備用模式下，功耗能夠降到大約80mW。在暫停模式下，能夠降至更低。
三星的S3C2440基于ARM920D內(nèi)核，工作頻率為533MHz(300和400MHz也可以)。1.3V芯片面向PDA和智能電話應(yīng)用(存儲器和I/O工作于高電壓下)。它通過I2S支持立體聲輸出，并且支持彩色LCD顯示器以及觸摸屏。對于某些應(yīng)用，還內(nèi)置了相機(jī)接口。S3C2440也支持NAND閃速引導(dǎo)裝入程序。
S3C2440采用0.13mm工藝生產(chǎn)，其前一代產(chǎn)品2410采用0.18mm工藝。在0.8mW/MHz下，這有助于降低功耗。目前支持的操作系統(tǒng)包括Windows CE、Symbian、Palm和Linux。
“對于使用2410的工程師，由于結(jié)構(gòu)基本相同，2440可以平滑遷移，”三星的系統(tǒng)LSI部高級戰(zhàn)略市場經(jīng)理Richard Yeh說，“從軟件的觀點(diǎn)看，包括OS部分和設(shè)備驅(qū)動程序，是非常直接的過程。這種解決方案必須采用，不僅由于性能高，而且軟件風(fēng)險非常低?！?BR>像許多CPU供應(yīng)商一樣，夏普提供幾種基于ARM7和ARM9的微處理器——BlueStreak系列。ARM7器件采用了70MHz ARM7TDMI或74MHz ARM720內(nèi)核，ARM7TDMI包括片內(nèi)SRAM和彩色LCD控制器。而ARM9產(chǎn)品基于200MHz ARM922G內(nèi)核。
“夏普有自己的LCD和閃存器件以便向工程師提供整個系統(tǒng)的支持，”夏普微電子的MCU和SoC產(chǎn)品線高級市場經(jīng)理Raed Sabha說，“而且可以向工程師提供低成本的評估板，他們可以用低至299美元的部件進(jìn)行開發(fā)?！痹撛u估板是一塊真正的單板計算機(jī)，設(shè)計人員可以得到一些必要的開放資源GNU軟件工具，如編譯器和連接程序。如果想用擴(kuò)展的仿真環(huán)境，工程師可以購買調(diào)試器，如基于USB的JTAG調(diào)試器。
在夏普的網(wǎng)站上，工程師可以下載部分應(yīng)用程序和軟件，包括大量用于UART、LCD控制器、CompactFlash接口以及定時器和計數(shù)器的驅(qū)動程序。
夏普公司設(shè)計人員開發(fā)的下一代繪圖板產(chǎn)品基于ARM926內(nèi)核，可能增加了大量的外圍器件，并運(yùn)行在400MHz下。該產(chǎn)品包括用于MPEG-4編/解碼和3D圖形的捕集器。
i.MX21是摩托羅拉第三代基于ARM的處理器。與以前基于ARM920的器件不同，i.MX21采用了ARM926EJS內(nèi)核，并將應(yīng)用領(lǐng)域定位于移動電話和PDA。i.MX21增加的一個重要特性是視頻加速塊，它的硬件包括MPEG-4和H.263編/解碼加速器。
“除編碼和解碼加速外，摩托羅拉可通過模塊化將IP用于預(yù)處理和后處理?！蹦ν辛_拉便攜式平臺業(yè)務(wù)北美市場經(jīng)理Bobbi Bone說，“模塊是獨(dú)立的，允許工程師選擇不同的預(yù)處理或后處理功能，并獨(dú)立執(zhí)行。”
預(yù)處理和后處理也可用于其他軟件編/解碼器。這種解決方案更加靈活，特別是在硬件中執(zhí)行這些功能。一個標(biāo)準(zhǔn)的LCD控制器可與面板接口并達(dá)到VGA的分辨率。
摩托羅拉的CPU還增加了保密功能，包括高保險啟動模式。該模式確保系統(tǒng)在安全方式下啟動，而且載入芯片的數(shù)據(jù)源很可靠。該CPU也有安全監(jiān)控和安全RAM模塊，可以使用戶在本地加密和存儲敏感信息。
i.MX21處理器支持所有主要的操作系統(tǒng)。為了提高電池壽命，處理器的智能電源管理具有三種電源模式和先進(jìn)的電源管理結(jié)構(gòu)，包括有效的系統(tǒng)時鐘分配、低漏電控制以及動態(tài)電壓和頻率測量。
英特爾的PXA800EF蜂窩處理器把手機(jī)和掌上電腦的關(guān)鍵元件組合到一塊IC中，該芯片采用與上一代PXA800F蜂窩處理器同樣的芯片設(shè)計。為了增加對EDGA網(wǎng)絡(luò)的支持，對軟件進(jìn)行了改進(jìn)，并且增加了通信的處理速度。PXA800EF處理器除了具有高性能、低功耗及工作頻率為312MHz外，還包含4M字節(jié)的片上閃存和512K字節(jié)的SRAM?！?nbsp; (鋤禾譯)