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作者: 发布时间:2012-06-04 来源: 繁体版
如今的手机正逐渐成为融合多种技术的多功能设备。它们具有互联网接入、Wi-Fi连接、一体化音乐回放、GPS导航、高质量数码相机、蓝牙连接等功能,并且配备有标准的PC类接口,可用于开发和增加程序。随着手持设备集成度的不

如今的手机正逐渐成为融合多种技术的多功能设备。它们具有互联网接入、Wi-Fi连接、一体化音乐回放、GPS导航、高质量数码相机、蓝牙连接等功能,并且配备有标准的PC类接口,可用于开发和增加程序。随着手持设备集成度的不断提高,手机设计师越来越迫切地需要将音频、视频、互联网和导航服务集成到单个设备上,必须设计出具有更大存储容量和更快速外设接口的产品,以便支持对日益增加的多媒体数据的处理。NxC自动化在线网

手机设计师已经在体积、功耗、功能和价格方面面临艰巨的市场挑战。对多媒体功能的需求需要更大的存储器和更快的连接性能,这直接影响到移动设备的价格和尺寸,并限制了可选功能的范围。虽然处理器制造工艺技术节点大约每两年就前进一代,但存储器技术是以每6个月的速度在更新换代。因此手机设计师必须在创建稳定成熟的平台和集成那些要求更大存储器和更快接口的下一代功能之间取得平衡,努力将总体尺寸、功率和成本保持在一个合理范围内。NxC自动化在线网

个人计算机领域在20世纪90年代初存在类似的趋势,当时与处理器连接的外设变化速度要比制造商发布新处理器的速度快得多。英特尔的解决方案是在处理器与存储器及其他外设之间架设南桥和北桥。在手机中使用桥架构与PC中的情况十分相似。为了区别于PC中的南桥和北桥,这种技术在手机中被称为西桥,它给设计师提供了足够的灵活性,使他们既能缩短设计周期,还能为最新存储器和其他外设提供可靠、高速的接口。NxC自动化在线网

移动设备的存储要求NxC自动化在线网

移动设备的内存可传送的数据量是有限的,但内存可以通过在架构中引入安全数字(SD)卡或多媒体卡(MMC)进行扩充,这项功能只需极低的额外成本,因此非常具有吸引力。NxC自动化在线网

移动设备的内存首选是NAND闪存,这种闪存具有每比特成本低、密度高和尺寸小的优点。NAND控制器实现方案将可用的NAND器件类型限定为单层单元(SLC)和多层单元(MLC)。MLC由于以同样的价格可以提供更高的密度而越来越流行。虽然目前市面上支持NAND的移动处理器大部分支持SLC NAND,但许多处理器也在增加MLC内存以尽可能节省成本。NxC自动化在线网

所有的NAND器件都需要某种控制器端处理开销,以使器件寿命最大化。控制器必须了解存在多少坏块(坏块管理),有些坏块是制造商已标记的,其他坏块则是器件使用过程中逐渐变坏的。为了尽量减少后一种情况的块数量,控制器可以采用磨损均衡技术,做到对整个存储器件的均匀写入。控制器还应利用ECC状态机来管理错误。对NAND管理的支持级别随工艺节点而改变(NAND闪存是目前存储器领域中工艺节点变化最快的器件之一)。NxC自动化在线网

大多数移动设备架构并没有充分发挥NAND闪存拥有的性能和可靠性优势,因而不能提供应有的深刻用户体验。另外,虽然闪存密度在不断提高,但移动处理器无法跟上。如果设计师想保持可移动和嵌入式内存的灵活性,同时最大化设备性能,移动架构必须快速高效地支持不断变化的NAND闪存要求。NxC自动化在线网

多媒体手机的数据吞吐量要求NxC自动化在线网

多媒体应用要求能够同时在移动设备和PC上处理大量数据(PC一般用于管理下载到手机中的多媒体数据)。下载通常是直接在手机和PC间通过USB电缆完成的。研究表明,用手机听音乐的用户中约80%通过PC下载音乐。照片、视频和游戏也是采用相同的使用模式。要想实现真正的移动性,就必须具有向移动设备快速传送数据的能力,并且在手机上提供大量的内存空间用于存储数据。NxC自动化在线网

USB是手机和PC之间进行通信的首选方案,因为它稳定、协议完善而且数据速率高。虽然低速USB主要用于人机接口设备,如键盘和鼠标,而全速和高速USB能够分别以12Mb/s和480Mb/s的速率传送数据。目前的移动处理器集成了全速USB,但全速USB对多媒体应用所需的大量数据传输而言已经不够用了。NxC自动化在线网

设计师不能坐等处理器制造商将高速USB集成入下一代器件。相反,他们使用专用的USB控制器来实现这些功能。遗憾的是,接口速度越快,加在主应用处理器上的负担就越重。NxC自动化在线网

减轻处理器负载的方法之一是增加另外一个处理器来实现与PC的通信以及对NAND内存的管理。这种方法的优点是性能高,但使用第二个处理器会增加设备的价格、体积和功耗。另外一种方法是让用户使用蜂窝网络来实现网络连接和数据下载。然而,蜂窝网络已经很拥挤,而且用户也不愿负担额外的数据网络接入费用,更不用说与直接和PC连接相比,这种无线连接方式速度慢、技术复杂且可靠性降低。NxC自动化在线网

即使制造商努力在移动处理器中集成新的内存和外设接口,新的接口还是层出不穷。4GB或8GB的SD卡到今年底将增加到16GB。NAND闪存则在ECC实现、磨损均衡和坏块管理方面性能越来越强。USB 3.0超速(4.8Gbps)规范也有望在今年完成。而设计师的挑战是,面对变化日益加快的技术,移动系统中使用的处理器在集成和支持方面的速度太慢。NxC自动化在线网

西桥架构NxC自动化在线网

十年前PC解决类似问题时采用的南桥和北桥确定了现在使用的处理器类型以及存储器的类型与速度,使得处理器开发能独立于系统的其他部分。北桥用来连接处理器和高速图形总线,包含一个存储器控制器,并连接到南桥。南桥用来连接系统和串行与并行I/O外设、PCI总线、板上图形以及系统BIOS。


利用西桥架构有效管理多媒体手机数据流
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