多重執行緒技術創造高效率視訊轉換器SoC架構

masonchung

視訊轉換器製造商在軟硬體系統架構設計方面，正面臨許多嚴苛的挑戰，包括：
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•額外增加的功能，衍生更多效能需求問題
•同一部設備必須支援日益增加的標準： MHP、OCAP、DVB-T/S等
" e9 B+ x2 o2 u& R: H•若繼續採用傳統架構，勢必難以達成成本壓力導致廠商修正新的價效比的目標
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$ a  |, f! c3 @1 y這些挑戰涵蓋入門級及全功能產品，除面臨須在最點時間內上市的壓力外，全功能產品更面臨支援各種功能與服務的壓力。
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8 \0 \' P+ L" T+ m7 \/ K5 {8 x在系統設計中採用多重執行緒(Multi-Threading)處理器核心即可因應這些挑戰。多重執行緒不僅帶來許多效益、降低整體系統成本，亦可大幅縮短產品的上市時程。我們將把討論焦點放在MIPS多重執行緒的特定應用延伸指令(Application Specific Extension, ASE)，它是業界標準MIPS32®架構的延伸方案，目前已建置在MIPS32 34K系列核心。
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34K處理器中硬體多重執行緒的重要功能包括：
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1 C; N. d: R- e, H•硬體的執行緒環境(TCs)，將內容切換(Context Switch)的耗用資源減到零。不同的執行緒內容指令，會在連續的週期中發送，讓硬體能在任何因素造成的延遲週期中立即插入進行運算
•多個虛擬處理元件(VPEs)分享相同的運算資源，提昇處理器使用效能
- D1 }8 @9 L' I' Z8 w. V" G•運用閘控儲存(Gating Storage)與YIELD檢驗器做硬體程序控制， 以達到硬體將處理器的週期資源分配給特定的執行緒。如此， 可提供執行緒保證服務品質(Guaranteed Quality of Service，QoS)
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本文中，我們將介紹在SoC設計中運用多重執行緒的優勢，並闡述如何在視訊轉換器中發揮這些效益。同時將建議新系統分割選項，讓設計人員能運用34K系列核心，發揮其獨特的多重執行緒功能，藉以達到最佳價效比。
; b1 r( p5 L! t" q3 F運用多重執行緒規劃全新SoC架構
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& x% m" A( S- e5 E) s8 G定義一個新的SoC架構，向來是困難重重的挑戰，不論是鎖定更多功能、更低成本的新一代產品，或是將進入新市場的解決方案。所有功能必須對應到軟硬體的單元功能。多重執行緒處理器，因具有更高效能、QoS策略以及提供作業隔離機制，因此能在增加極少的成本下，擴充更多功能。此外，若已有現成的硬體模組或軟體模組，重新切割這些元件到多重執行緒將更具有彈性化。
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) B: l+ Q8 x" V4 }多重執行緒處理器整合至SoC 2種可行的作法：

, l4 I) c. N# l! i% t) q1. 將2個以上的單執行緒核心換成一個多重執行緒核心。
2. 將1個單執行緒處理器換成多重執行緒核心。
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這2種方法中，都是運用多重執行緒處理器，創造更多機會，進行系統層級最佳化並提高軟體效能，我們將在下面的章節中詳細說明。
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3 ]% T; _6 p& u  ]將2個單執行緒核心換成一個多重執行緒核心

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[ 本帖最後由 masonchung 於 2007-10-3 01:15 AM 編輯 ]

Jim_Lin

SoC的下一步大概是多重運算核心(簡稱多核)?

一樣缺圖?
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[ 本帖最後由 Jim_Lin 於 2007-10-3 10:01 AM 編輯 ]

masonchung

圖1

圖2

6 v2 G: g# ?& D- j/ H! I. s圖3
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7 m: r7 i1 J) q5 b2 F( Z圖4

jacky002

的確沒錯，尤其對軟體而言；硬體有提供multi-threading的話，整個系統的效率增加很多。目前所知，MIPS有提供此功能，ARM我就不知道了。

odinshen

希望台灣的 design house 可以在這個多核心 SoC 的趨勢下搶到一席之地...
大家一起加油 ...

masonchung

台灣的Design(Service) house 是有實力開發多核心 SoC 的
這需要軟硬體人才共同來努力 , 不是嗎?
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& w) z( J3 {- D  O還是需要只會寫Schedule的x部經理呢?
使命必達真的有用嗎? 射嘴砲比較快!
- _6 k" q/ e' k( P9 l$ r4 h8 q) S4 Q真正的效率不在開會逞口舌上,也不在x部經理的報告投影片上.
7 i! e: S6 ~1 K4 R, F0 }$ W而是讓部屬分工合作的完成任務==>這就是多核心的運作
  U, D' J* `: o# Y  y; x* C/ L6 Z因為SOC的架構,專業領域太廣
/ e  k( G& e. e/ @5 U絕非x部經理說了就算
$ U* @) ~9 \  D' G# J' I虛心接受部屬的軟硬體架構建議,才是成功關鑒
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' I) E+ t& |3 n/ @0 ^8 L[ 本帖最後由 masonchung 於 2008-4-15 12:25 AM 編輯 ]

gangboy

ARM處理器支援multi-threading處理嗎
) e/ I% Y& K! O3 q還是需要多掛DSP來處理？

armmips

原則上，ARM 處理器不支援Multi-threading的執行模式，或許選其他處理器如MIPS或SPARC均可

smoky1982

小弟我孤陋寡聞，想要了解多重執行緒技術創造高效率視訊轉換器SoC的架構。