418-1 (Карманные ПК: введение в тему), страница 5

ОМАР310 и 330 — процессоры для недорогих устройств, в частности, модель 310 использовалась в КПК серии palmOne Zire. OMAP310 — улучшенная версия ОМАР310 с увеличенным быстродействием (на 17%) и сниженным энергопотреблением. Микросхемы сделаны по 130-нм технологии CMOS, интересны тем, что «двухъядерность» в них сводится к расширениям DSP в ЦП общего назначения (фактически это ARM925 с расширениями TI). Идея состоит в том, что создатель устройства сможет разрабатывать для него ПО, которое впоследствии без дополнительных затрат использовать на более мощных моделях, сокращая таким образом время выхода продукта на рынок (микросхема совместима с ОМАР1510). Ядро построено на архитектуре ARM9 с поддержкой Thumb (ARM9TDMI), работает на тактовой частоте до 175 МГц (новейшие версии), имеется 16-Кбайт кэш инструкций и 8-Кбайт данных, модули управления памятью, 192 Мбайт внутренней SRAM, используемой под кадровый буфер, контроллер DMA и т. д. На микросхеме также интегрирован полный набор необходимой периферии: три UART (один — с поддержкой SIR для инфракрасной связи). Обеспечивается возможность организации подключения к беспроводным сетям, имеется интерфейс цифровой камеры и ускоритель двухмерной графики (в модели 331).

Процессор ОМАР850 входит в серию «прикладных коммуникационных» микросхем TI. Он фактически составляет часть набора микросхем TCS3500, предназначенного для создания мощных смартфонов и коммуникаторов, обеспечивает поддержку GSM/GPRS/EDGE, позволяет воспроизводить видеопоток MPEG-4 и Windows Media-video, MP3, работать с картинками высокого разрешения (до 2 Мпиксел) и т. д. Техпроцесс — стандартные для этой серии решений 130 нм, потребляемый ток 10 мкА (в режиме ожидания). Архитектура полноценная, двухпроцессорная, «прикладной» ЦП — ARM926TEJ с тактовой частотой 200 МГц, предусмотрен аппаратный ускоритель Java, набор инструкций для обработки потоковых данных. Реализованы средства сопряжения с беспроводными сетями, аппаратный ускоритель двухмерной графики и криптографический акселератор. Эталонный дизайн TCS3500 предусматривает разведенную плату, реализацию стека протоколов GSM/GPRS/EDGE, инструментарий разработчика.

ОМАР750 — более простая версия этой же платформы, занимающая промежуточное положение между микросхемами серии ОМАР73х. От последней ее отличает большее быстродействие и ряд дополнительных функций. Роль ЦП общего назначения выполняет

ARM926, DSP — TMS320C54x. Реализован полноценный GSM/GPRS модем класса 12, поддержка DDR (в ОМАР73х — только SDRAM), повышена пропускная способность интерфейса кадрового буфера. Кроме того, предусмотрены адаптеры беспроводных сетей, Bluetooth, средства подключения GPS-модулсй и цифровой камеры.

ОМАР730 и 733 — микросхемы для мобильных устройств базового уровня, модель 733 отличается от 730 возможностью работы с памятью до 256 Мбайт (stacked mobile SDRAM). OMAP733 — часть радиочастотного НМС TCS2630, кроме того, на базе микросхем этой же серии построена эталонная платформа для смартфона, разработанная совместно palmOne и TI. Внутренняя структура довольно интересна. В это решение интегрированы ядро прикладного ЦП (ARM926) и модуль обработки сигнала, в котором имеются DSP TMS320C54x и ядро ARM7TDMI. Микросхема оснащается акселератором Java, средствами USB On-Thc-Go и т. п. Процессор компактен, размер кристалла — 12x12 мм (MicroStar BGA).

ОМАР710 — базовая версия платформы для смартфонов, КПК и Интернет-терминалов. В однокристальном варианте имеется модем GSM/GPRS и ЦП ARM925 с некоторыми фирменными расширениями TI. Платформа создавалась как часть радиочастотного НМС TCS2500, программно совместима с ОМАР310.

ОМАР1510 — модель начального уровня из серии высокопроизводительных, очень популярна как среди изготовителей КПК, так и смартфонов/коммуникаторов: достаточно упомянуть такие аппараты, как palmOne Zire/Zire 21, Nokia 7710 (самый экзотический коммуникатор построен на скромной по возможностям микросхеме, впрочем, это ощущается по некоторой его «задумчивости» на операциях, не связанных с обработкой сигнала). Предоставляются все базовые возможности, но и только. Максимальная тактовая частота 132 МГц. На базе этого решения, в частности, построен популярный смартфон Motorola MPx200. Микросхема недорогая и эффективная, изготавливается по 130-нм технологии, содержит ядра DSP TMS320C55x и TI925T ARM9TDMI. Первое функционирует на тактовой частоте до 192 МГц, содержит кэши инструкций и данных (16 и 8 Кбайт соответственно), собственную память (64-Кбайт DARAM, 96-Кбайт SARAM), средства ускорения операций с видео, графикой, смешения цветов и т. д. Максимальная тактовая частота ядра ARM 168 МГц, содержит 16-Кбайт кэш инструкций и 8-Кбайт кэш данных, имеется 196 Кбайт внутренней SRAM (используется как фреймбуфер), MMIJ и т. п. На микросхеме интегрирован богатый комплект периферии, от USB (правда, 1.1, но зато и клиент и хост, с возможностью подключения до трех ведомых устройств) и интерфейса камеры до контроллера дисплея (с DMA) и контролеров карт памяти.

ОМАР161х — серия микросхем с большей производительностью. По разным причинам, в основном из-за особенностей ценовой политики, они не стали настолько же популярны, как предыдущая (ОМАР1510) и более мощная (ОМАР1710) модели. ОМАР 161х обеспечивает примерно в полтора раза более высокое быстродействие, чем ОМАР1510 на стандартных задачах, и 70%-пый прирост в работе с мультимедиа, до восьми раз — при работе с Java (в основном благодаря применению ядра ARM926TEJ с поддержкой Jazelle). Микросхема содержит ядро двухмерной акселерации.

ОМАР1710 — наиболее мощный представитель платформы ОМАР первого поколения, последующие модели относятся уже к ОМАР2. Эта многофункциональная, высокоинтегрированная микросхема, основанная на ОМАР1610. Это первый процессор TI, выпускаемый по 90-нм технологическому процессу. Переход на более совершенную технологию позволил снизить энергопотребление и площадь кристалла почти на 50%. При этом производительность возросла на 40% относительно предыдущего поколения микросхем, был расширен список периферийного оборудования. Процессор ориентирован на совместную работу с радиотехническими НМС компании TI в случае создания коммуникатора или смартфона, включая модели для сетей GSM/GPRS/EDGE, CDMA2000, UMTS. Ядра ЦП — DSP TMS320C55x и ARM926TEJ — функционируют при тактовой частоте до 220 МГц, имеется собственная память, в том числе защищенные области и загрузочный модуль, четырехканальный DMA (17 логических каналов), развитый набор периферийных устройств и т. д.

ОМАР24хО — новейший представитель этого семейства ЦП, первый процессор на базе архитектуры ОМАР2. Компания TI позиционирует его как процессор для сверхмощных персональных устройств, оснащенных средствами отображения трехмерной графики, цифровыми камерами высокого (более 4 Мпиксел) разрешения, приема высококачественного ТВ-потока и т.д. В серии две модели, ОМАР2410 и ОМАР2420, TI относит их к классу решений для устройств АОЕ, Аll-in-One Entertainment.

В основе ЦП два ядра — ARM1136JS-F, функционирующее при тактовой частоте до 330 МГц, и TMS320C55x (220 МГц). Они дополнены средствами ускорения трехмерной графики на базе разработок PowerVR МВХ (по оценкам TI, выигрыш при рендеринге трехмерных сцен составляет до 40 раз). Кроме того, появилась дополнительная микросхема управления питанием, TWL92230, благодаря чему TI ликвидировала некоторое отставание по сравнению с XScale. Реальных устройств на базе этой платформы на момент написания обзора не существовало (исключая несколько анонсов, также есть информация, что именно эта микросхема будет использоваться в следующем поколении игровых консолей N-Gage).

Samsung S3C2400

Серия СБИС Samsung S3C2400 на рынке КПК стала известна относительно недавно, с выпуском микросхем серии HP iPAQ hl9xx, и на сегодня очень широко распространена среди бюджетных КПК. Изначально предполагалось, что микросхемы Samsung станут основой для сверхдешевых и сверхкомпактных КПК с монохромными экранами, совместно с Microsoft даже была разработана некая концептуальная модель, но впоследствии идея не имела успеха — и устройства все же остались цветными. Еще один существенный технологический вклад Samsung в развитие КПК — распространение дешевой флэш-памяти NAND и популяризация неоптимальной схемы работы. В связи с отсутствием у модулей памяти средств XIP, «исполнения-по-месту», половина установленного на КПК ОЗУ тратилась на хранение ОС, программные компоненты которой копировались туда из ПЗУ при первой загрузке (т. е. ПЗУ использовалось только для хранения файлов системы).

В семействе «мобильных» микросхем Samsung имеется несколько изделий, ориентированных на разные сегменты рынка, не только на КПК, но и, например, на GPS-адаптеры и МРЗ-плееры. Samsung не балует разработчиков КПК особенным разнообразием схемотехнических решений, фактически большинство микросхем построены на одной и той же основе (синтезируемое ядро ARM92x различных модификаций), различаясь тактовой частотой, периферией и корпусировкой. Серия S3C24xO содержит несколько ЦП, основной интерес представляют S3C24A0A, S3C2410A и S3C2410, которые отличаются типом ядра (ARM926EJ-S и ARM920T соответственно) и наличием интегрированного декодера MPEG-4. Они ориентированы на рынок традиционных и мультимедийных КПК/смартфонов. S3C24A0A обеспечивает достаточно высокую производительность при обработке сигналов, не в последнюю очередь благодаря аппаратному модулю обработки MPEG-4. СБИС имеет высокую степень интеграции, в частности предусматриваются 16-Кбайт кэши инструкций и данных, MMU, ЖК-контроллер, интерфейс с камерой, загрузочный блок NAND флэш-ППЗУ, модуль системного управления (в частности, обеспечивает управление энергопотреблением), двухканальный UART, четырехканальный контроллер DMA, таймеры, GPIO, контроллер USB-хоста (используется, например, в Acer пЗО, — довольно необычная для бюджетного КПК возможность), SD/MMC и т. д.

Модель семейства S3C2410A пользуется значительно большей популярностью. Этот ЦП фактически стал стандартом для бюджетных КПК, его используют все, включая HP, Acer, Eten и др. У Samsung есть еще несколько решений (например, S3C341O), но в КПК они встречаются очень редко. Из особо интересных, тем не менее, стоит отметить S3C2410X01, тактовая частота которой может достигать 533 МГц при сохранении невысокого энергопотребления.

КПК: на пути к мобильному 3D

Возникновение в модельных рядах разработчиков микросхем трехмерной графики изделий для карманных ПК и смартфонов обусловлено скорее маркетинговыми соображениями, нежели реальной потребностью рынка. Учитывая специфику мобильных устройств, прежде всего ограниченный по размерам экран, можно сказать, что 3D с трудом прокладывает себе дорогу в карманы пользователей (кстати, во многих случаях при отображении 3D на экранах мобильных устройств не возникает необходимости даже в банальной фильтрации текстур — из-за небольшого разрешения экрана пикселизация просто незаметна). Тем не менее этот процесс, пусть и относительно вяло, но идет. И отчасти чтобы «застолбить» место на рынке, отчасти для полноты спектра продуктов, все основные участники этого рынка отметились и здесь (во многих аппаратах также используются не слишком интересные с технической точки зрения, зато надежные и дешевые контроллеры Epson).

Специфика «мобильного 3D» состоит прежде всего в том, что только средств трехмерной графики заведомо недостаточно, контроллер должен обеспечивать большое количество дополнительных функций, от кодирования/декодирования видеопотоков, поддержки видео- и цифровых камер и т. д. Еще требуется обеспечить хорошее время работы от батарей. При всем этом изготовителям ГП приходится соперничать в данном сегменте со встроенными решениями, что тоже сказывается на темпах развития данного рынка.

Дополнительная микросхема, особенно мощная, усложняет конструкцию и, что важнее, требует дополнительного питания. И это не очень сочетается с практикуемой в данном сегменте политикой максимальной интеграции периферии на одной микросхеме, чтобы избежать дублирования функциональности (например, задействовать имеющийся в основной СБИС объем SRAM, в стандартной конфигурации используемой под видеобуфер), требуются дополнительные усилия. В итоге в секторе КПК дела пока несколько лучше у ATI и Intel, большинство же анонсов NVIDIA связано со смартфонами/мощными телефонами.

NVIDIA GoForce

Модельный ряд ГП NVIDIA для мобильных устройств довольно широк. Компания занялась сегментом КПК в 2003 г. после покупки корпорации MediaQ, которая разрабатывала высокопроизводительные ЖК-контрол-леры для КПК, — они использовались в некоторых моделях Toshiba и HP iPAQ. После приобретения продуктовая серия была сравнительно быстро переориентирована на трехмерную графику, однако следует признать, не в ущерб другим возможностям.

NVIDIA GoForce 2100 фактически представляет собой очень компактную модификацию контроллера MediaQ и ориентирован прежде всего на мобильные телефоны. Он обеспечивает ускорение обработки мультимедиа и двухмерной графики для экранов с разрешением до 320x240 пиксел. Микросхема оснащается 160 Кбайт видеопамяти. Сильной стороной решений MediaQ, а теперь и NVIDIA всегда считался гибкий интерфейс для подключения к разнообразным типам ЖК-экранов. Микросхема встречается в i-mode телефонах Mitshubishi.

Модель GoForce 2150 — улучшенная версия Go-Force 2100 с возможностью обработки фотографий с разрешением до 1,3 Мпиксел, аппаратным декодером JPEG, поддержкой двухдисплейных конфигураций в телефонах, блоком постобработки MPEG-4 и базовыми средствами снижения энергопотребления.

Микросхемы серий GoForce 3000 и 4000 основаны на общей архитектуре, но отличаются емкостью видеопамяти (320 и 640 Кбайт), максимальным разрешением экрана (480x320 и 640x480) и фотокамер (2 и 3 Мпиксел соответственно). Кроме того, в модели 4000 предусматривается ряд дополнительных возможностей, например, аппаратное кодирование видеопотока MPEG-4 (в GoForce 3000 предусмотрен лишь декодер). И обе эти микросхемы сегодня позиционируются как решения для сотовых телефонов. Кроме того, в этой серии были усовершенствованы средства управления питанием.