用于便携式多媒体SoC的视频处理方案

通用处理器方案的主要优点如下：

1. 支持多标准。这些处理器支持各种视频标准，以及各种分辨率和帧率。所有的参数可以通过软件来定义。同一硬件平台可以运行帧率为15fps的QVGA分辨率，也能运行帧率为30fps的D1分辨率；

2. 音视频同步。DSP能够处理不同种类的音频编码，并能处理音视频间的同步。当同步在DSP上进行时，多媒体任务就可以从CPU上卸载，或者系统中可以根本不用；

3. 非视频操作的复用。除了视频处理之外，通用处理器还能够执行很多其它工作；

4. 支持下一代产品。采用同一平台可以支持未来的各代产品，这就使得SoC设计师能够很容易地支持其消费产品路线图。

该方案同样也具有以下缺点：硅片面积大-可编程性将不可避免地需要较大的裸片面积。由于能够在视频处理之外执行多种其它任务，从而导致了一些并不用于视频处理的功能模块。不过，由于使用通用处理器而增加的面积可以通过从系统中去掉CPU来弥补，或者可以采用只能带低处理载荷的小规模CPU。

对用于视频处理的通用处理器进行加速

有以下几种方法可以帮助提高通用处理器的效率(性能)：

1. 采用专用指令来更好地利用DSP引擎；

2. 从DSP上卸载所有的数据传输操作，使其专门用于视频处理；

3. 算法加速。利用独特的软件算法来旁路掉常规的详细运算。

视频指令——DSP中的多媒体建构模块

专用的多媒体指令能够大大加速纯软件多媒体实现。下面给出了一部分指令和程序结构，他们可以被嵌入到通用DSP中，专用于加速多媒体功能：

1. 绝对差分。用于运动估计和解锁滤波器；

2. 四分平均。用于1/2或1/4像素运动补偿；

3. 分类字节。用于非线性滤波器和预/后处理；

4. 字节加/减。用于DCT、运动重建、1/4像素滤波器、对称滤波器、运动估计和解锁滤波器；

5. 排列数据剪辑(对字节或字的动态范围)。用于环内解锁滤波器。

下面是用于H.264环内解锁滤波器的代码例子，采用了专用的4路SIMD视频指令(CEVA-X1620汇编代码)：

上面的样本代码描述了在视频后处理中将VLIW与SIMD结合在一起的用法。该例中，'4b' SIMD指令用于操作4个不同且相互独立的字节数据。在上面的样本代码中有两个指令数据包都包括有5个并行指令(VLIW)，其中4个是4向SIMD指令，可在一个单周期中实现17个并发操作。

DSP卸载——数据管理引擎

几乎在所有多媒体应用的SoC设计中都有一个DMA引擎，它最重要的任务是执行片内外绝大多数数据的传递，同时访问所有可用的资源，包括存储器、I/O口、外设和总线桥。这样，DMA引擎就能从DSP上卸载部分数据管理任务，从而使得DSP能集中于多媒体处理功能。

二维和三维DMA通道能够收集存在存储器不同位置上的分散数据(来自不同的帧)，并将其作为一个单数据块送入DSP进行处理。

在图5中，三维DMA通道在无需DSP任何干预的条件下，可以允许DMA收集宏数据块。

图5：数据管理引擎实例。

通过编程DMA在3个分离维度上的不同步幅和不同单元数量，下面的数据传送可以完全独立于DSP实现。

算法加速

可以通过纯算法来实现额外的加速，这样做可以在视频处理流水线中产生一条“捷径”，并且DSP功耗也较低。这种加速算法的一个例子是来自CEVA公司基于先进图形识别算法的FST专利技术。利用该技术可以避免多媒体编解码构件模块的“强力(brute-force)”软件实现，从而获得更快的编解码实现，而且功耗也较低。

该加速算法能够使视频处理性能大大加速，相对于传统的编解码实现方案来说，性能最大可以提高到十倍。

CEVA Mobile-Media2000——将上述所有优点集于一身

CEVA Mobile-Media2000的方案是一个基于通用处理器的多媒体平台。它利用上述各项技术开发出了一个真正的多媒体引擎，能够在视频处理以外处理多种任务。运行频率为370MHz(在TSMC 90nm G上，最坏的工作和处理条件)，Mobile-Media2000能够以低于150MHz的频率解码30帧、D1分辨率的H.264 BP。这是依靠专用的视频指令和CEVA的专利技术——软件加速算法(FST)来实现的。

SoC中其它任务可以复用Mobile-Media2000的能力对用户来说也是极其有益的。相同的内核架构可以被用来研发各类市场上的不同产品，例如具有移动电视功能的个人导航设备，或具有WiMAX连接能力的便携式多媒体播放设备。这些设备都可以在SoC中复用相同的CEVA DSP处理器，来实现多种不同的功能，从而降低成本并平衡研发投资，在不同的市场和应用中获取增量收入。

Mobile-Media2000基于CEVA-X1620 DSP核，并整合了硬件平台，即一整套优化的编解码和应用框架层。CEVA-X1620是一个开放架构DSP，用户只需通过软件就可以方便地差异化或定制他们的移动多媒体方案，不需要任何的硬件升级或重新流片。

本文小结

随着新的和更多标准的引入，在研发带有多媒体功能的SoC时所遇到的挑战正变得更加复杂。有许多方案可以用来处理多媒体。而所有这些方案可以被划分为三大类：硬件加速器类，视频协处理类和通用处理器类。CEVA公司推出的基于通用处理器的Mobile-Media2000方案，具有专用的视频指令和一个功能强大的三维DMA，并利用专用的FST，因而使得这一方案成为能够适应当今视频处理多样性和多任务环境的最佳选择。