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人類(lèi)從來(lái)沒(méi)有像今天這樣關(guān)切環(huán)境和氣候的變化，對自然的無(wú)止境索取已經(jīng)超過(guò)了地球的承受極限，而能源的消耗是造成當今世界環(huán)境和氣候變化的罪魁禍首。提高能效降低能耗、減少污染排放成為全球各國政府的社會(huì )承諾，為此全球主要的國家和地區均出臺了各種越來(lái)越苛刻的能效標準和行業(yè)監管措施。美國政府今年正式針對冰箱等白色家電節能產(chǎn)品，實(shí)施最大補貼幅度約200美元的購買(mǎi)補貼政策，并正在擬定嚴格的節能標準草案；中國政府正在或已經(jīng)制定了空調、彩電、小家電等新的能效標準，廠(chǎng)家面臨前所未有的低功耗設計技術(shù)升級壓力。事實(shí)上，類(lèi)似的政策和標準在歐洲和日本等全球主要的國家和地區紛紛出臺，降低能耗已經(jīng)成為全人類(lèi)必須解決的課題。 電子產(chǎn)品作為能耗大戶(hù)是開(kāi)展節能的主戰場(chǎng)，各種電子產(chǎn)品運行的電能消耗不僅加深了電能緊缺的現狀，而且數量龐大的便攜式電子產(chǎn)品每年耗用的各種電池對環(huán)境也造成了巨大的壓力。據中國化學(xué)與物理電池協(xié)會(huì )2009年6月公布的數據，中國市場(chǎng)2008年的電池銷(xiāo)量超過(guò)290億節，每年產(chǎn)生的廢舊電池達數百萬(wàn)噸。降低電子產(chǎn)品的能耗已經(jīng)不僅是降低用戶(hù)產(chǎn)品使用成本，延長(cháng)電池待機時(shí)間等與用戶(hù)直接利益相關(guān)的話(huà)題，更是電子產(chǎn)品設計制造企業(yè)所應承擔的社會(huì )責任。 另一方面，當前電子產(chǎn)品同樣面臨技術(shù)和市場(chǎng)發(fā)展新趨勢所帶來(lái)的低功耗設計壓力。以便攜式電子產(chǎn)品設計為例，娛樂(lè )終端、通信終端以及各種專(zhuān)用功能的便攜式產(chǎn)品的功能界限日益模糊，越來(lái)越多的應用系統要求音頻、視頻和通訊處理能力，多種功能集成、多種外設接口、大屏幕顯示、全天候在線(xiàn)等要求，以及用戶(hù)本身對產(chǎn)品不斷提高的待機時(shí)間要求，都給產(chǎn)品設計工程師帶來(lái)直接的設計壓力。 1 傳統的處理器的局限性 這種壓力已經(jīng)持續在電子產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生積極的推動(dòng)力，處于產(chǎn)業(yè)鏈頂端的半導體設計公司最直接感受到這種壓力，同時(shí)也是推動(dòng)電子產(chǎn)品低功耗設計發(fā)展趨勢的主力。這些企業(yè)在降低集成電路產(chǎn)品功耗上堪稱(chēng)不遺余力，獨具創(chuàng )新低功耗設計策略和技術(shù)的產(chǎn)品層出不窮。 對于嵌入式設備來(lái)說(shuō)，處理器是嵌入式系統功耗的主要來(lái)源—對于手持設備而言，它幾乎占據了除顯示屏以外的整個(gè)系統功耗的一半以上，所以選擇合適的處理器對于最后的系統功耗大小有決定性的影響。RSIC微控制器和DSP都已在這些系統中得到廣泛使用。盡管傳統上RSIC處理器可以高效地處理控制流，DSP可很好地處理數據流(如音頻應用)。由于目前很多嵌入式系統對控制和媒體處理都有要求，工程師大多在電路板或SoC中以某種形式把 DSP和MCU結合在一起，因為單一的DSP或者M(jìn)CU處理器很難滿(mǎn)足當前系統要求的處理能力或指令特性。 美國ADI公司作為全球低功耗半導體設計技術(shù)的領(lǐng)導企業(yè)，其低功耗、高性能的模擬產(chǎn)品為全球電子產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了極其重要的貢獻，而獨具優(yōu)勢的Blackfin匯聚式處理器系列更為核心平臺提供了低功耗的引擎：基于單一的架構，這種處理器致力于對復雜的需實(shí)時(shí)處理的媒體數據流和通常由RISC處理器完成的面向控制的任務(wù)提供一個(gè)優(yōu)化的方案，融合數字信號處理器與微控制器的匯聚式特性在降低系統功耗上具有獨特的優(yōu)勢。 2 匯聚式架構的低功耗基因 2.1 獨特架構建立低功耗硬件平臺 Blackfin處理器基于由 ADI和Intel公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的微信號架構（MSA），它將一個(gè)32位RISC型指令集和雙16位乘法累加（MAC）信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在了一起。 這種數字信號處理器與微控制器相結合的架構特征使得Blackfin處理器具備了低功耗的基因：能夠在信號處理和控制處理應用中均發(fā)揮上佳的作用，在當前許多應用場(chǎng)合中，Blackfin可以免除增設單獨的異構處理器的需要；另外，與同級的其它處理器相比，Blackfin極高的性能確保了作為處理器平臺的性能裕量，在滿(mǎn)足一般的數字處理及控制處理的同時(shí)，常常還有足夠的性能裕量來(lái)滿(mǎn)足基于軟件的功能擴展需求，避免增加額外的硬件帶來(lái)的功耗增加。 當前大部分嵌入式設備中，音視頻、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧和專(zhuān)用算法的處理缺一不可，這正是融合數字信號處理器和微控制器特性于一身的匯聚處理器所擅長(cháng)的，匯聚式處理器可以避免同級方案中的多處理器芯片產(chǎn)生額外功耗的弊端。在圖像編解碼的部分，Blackfin是軟解壓方式，它的可編程架構特性可以更為靈活的支持不同的壓縮算法；Blackfin對各種協(xié)議棧具有很好的支持，提供大量的相關(guān)庫資源；在專(zhuān)用算法上，同樣良好的生態(tài)體系為工程師提供了大量的專(zhuān)用算法軟件模塊，Blackfin強大的處理能力確保各種算法的實(shí)現性能。所有這些都確保您的設計能以單處理器在滿(mǎn)足產(chǎn)品功能、性能的條件下，在重要的低功耗特性上超越競爭對手。 以當前熱門(mén)電子產(chǎn)品數碼相框為例，當前大部分中低端產(chǎn)品方案采用“150MHz以下主頻處理器+特定格式媒體硬件解碼器”雙芯片硬件平臺，要實(shí)現WiFi無(wú)線(xiàn)連接、通信或數據加密等擴展功能時(shí)，還必須增加對應的硬件芯片，不僅增加了BOM成本、設計難度，更犧牲了系統功耗，這對于便攜式應用來(lái)說(shuō)是不可容忍的。 |
