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揭秘TI移动应用处理器中ARM核的应用演变




约两年后,TI推出了其新一代OMAP系列移动应用处理器(AP)——备受关注的OMAP3530。广受欢迎的OMAP系列移动AP还包括OMAP2420,它已被用在诸如诺基亚N93和N95等多种移动消费应用中。TechInsight分支机构Semiconductor Insights最近进行了一个初步分析以比较OMAP3530与OMAP2420之间的异同。

OMAP平台是为包括手机、GPS系统和笔记本电脑等移动应用而设计的。OMAP移动AP在单芯片内整合了多种特性。其裸片内有四个可单独控制的独立模块、从而允许同时进行并行应用处理。这种设计还允许将不用的模块单独断电以降低功耗。这四个主要模块是:ARM核、图形加速器、成像和视频加速器(IVA)以及DSP处理器。

OMAP2420采用90nm铜CMOS工艺制造,其裸片面积为74mm2。OMAP3530采用的则是更先进的65nm铜CMOS工艺,其裸片面积缩减接近20%,只有60mm2,而器件的功能性也大为改善。

必须对OMAP3530的封装进行改进以适应功能提升。OMAP2420采用的是12mm×12mm、325脚BGA封装;而OMAP3530同样是12mm×12mm,但使用的是515脚BGA封装。倒装邦定(flip chip bonding)是封装的有趣特性之一。大部分制造商利用分布在裸片表面的焊凸点(solder bumps)与BGA的互连体(interposer)进行电气连接。在典型的倒装芯片的组装过程中,裸片与焊凸点贴在一起使其与互连体的基底接触,然后使其经历一个热循环以允许焊料流动。而OMAP3530使用的是类似线绑定技术但没有引线的金球。

OMAP3530和OMAP2420的功能类似,但OMAP3530的演变比OMAP2420当时的革命性推出更震撼。但这并不意味着OMAP2420劣于市场上的其它器件。OMAP2420进入市场时的确就是那些功能,它需要时间来决定市场到底还需要哪些功能。

ARM核是最大演变之一。在OMAP2420中,TI整合的是330MHz的ARM1136核,因ARM11在当时是很先进的一种内核,所以许多其它的基带和AP产品也选用了ARM11内核。OMAP3530选择使用新的内核,包括一个600MHz的ARM Cortex-A8核。新ARM核是个相对较新的处理器IP块,具备256KB二级缓存。计算得出的面积超出了ARM公司宣称的面积(4mm2/65nm工艺)。核模块可能还包含一个嵌入式跟踪宏核(ETM)和NEON协处理器,因此以前的ARM1136核是5mm2,而新的ARM Cortex-A8核则是8.9mm2。

Semiconductor Insights是首次遇到ARM Cortex-A8内核,它是ARM公司的一款超标量处理器。该内核使用了NEON技术进行多媒体和信号处理。它拥有类似Java语言用于执行的Jazelle实时编辑目标(RCT),以及增强的代码密度和Thumb-2技术所带来的性能。最后,它支持可实现更先进安全性能的TrustZone技术。

两款器件都支持2D/3D图形加速。OMAP2420可执行最多2Mpps(百万多边形每秒)的运算。OMAP3530可执行高达10Mpps的运算,是OMAP2420的5倍。OMAP3530还整合了像素着色引擎(pixel shader)和顶点着色引擎(vertex shader),支持API和抗混叠(anti-aliasing)功能以实现更好的图像质量。随着移动游戏以及诸如GPS等移动应用变得益发复杂,新增功能实现了更好的控制和性能。得益于光刻线度的缩微,新内核体积从6.5mm2缩减到5.5mm2。

OMAP3530的IVA已升级至2.2版本。它包含一个430MHz的TMS320C64x+ DSP核,其体积几乎翻了一翻,从3.5mm2增大到6.1mm2,但其性能也确比OMAP2420所用DSP核强大得多。

OMAP移动AP的DSP核从220MHz的TMS320C55x升级为先进的超长指令字(VLIW)TMS320C64x+。新DSP核有6个先进逻辑单元,在每一时钟周期,每个逻辑单元都可支持单32位、双16位或四个8位运算,从而实现了多个应用的并行处理。

OMAP3系列产品具有更丰富和更先进的功能。如OMAP3430可显示720p分辨率高清视频。手机的小屏幕也许无法使用如此高的图像质量,但某些场合仍可令其物尽其用。例如,将手机连接视频投影仪以观看视频,而正在投放市场的微型便携投影仪能够直接连接手机。想像一下:下载十多部电影放到手机内,旅行过程中可在饭店的房间内尽情观赏高清投影的情景。这难道不会令视频iPod倏然变成“鸡肋”吗?

TI第二代移动应用处理器OMAP2420具有330MHz的ARM1136核(右下:数字模块是带图形加速器的ARM11核;右上:IVA模块)
图1:TI第二代移动应用处理器OMAP2420具有330MHz的ARM1136核(右下:数字模块是带图形加速器的ARM11核;右上:IVA模块)

OMAP3530整合了600MHz ARM Cortex-A8核(左下:2D/3D图形加速器;右下:IVA 2.2)
图2: OMAP3530整合了600MHz ARM Cortex-A8核(左下:2D/3D图形加速器;右下:IVA 2.2)

作者:Gregory Quirk 产品经理 TechOnline

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