iPhone和H.264编码器：两个结构体上的路标

　　最近有两个产品的发布标志着关于SoC结构的考虑来到一个交叉点。iPhone，站在长久以来以硬件模块为导向的传统设计的尽头，开始远离过去；而来自Mobilygen公司的H.264高质量类（High Profile）编解码器芯片，源自不同的传统观点也有可能会走向一个不同的终点。某种程度上讲，这两个路标不仅代表着它们在结构上的不同传承，也代表着它们公司的演化方向。

　　首先看一下万众瞩目的iPhone。由于苹果公司想要保持些神秘感，因此iPhone只有部分的内部细节已经确定。据报道iPhone的核心是来自三星公司的SoC，由一颗ARM-11外加一系列的硬件模块来处理手持设备的主要功能：语音和视频的回放；基于手势接口的高动态触摸屏显示，一个类似的动态图形用户接口；一个2百万像素的相机和一个WiFi接口。

　　再来看一下Mobilygen公司的EnViE视频编解码器。它的大部分功能模块都是独立的，每一个都有它们自己的本地内存和ARM处理器；例如（虽然不是很确定）计算模块部分涉及到的基带处理器会是一个中等规模的ARM-11外带DSP扩展，WiFi模块需要一个ARM-9级别的核以及一些硬件 
协加速器，具有低运算负荷的功能，例如音频、蓝牙和系统控制模块都有自己的ARM-7核。

　　这些处理器中只有应用处理器是多功能的，它需要运行用户接口代码，与加速器一起处理图形，为相机模组做图像处理以及在空闲时间执行应用软件。当设计资源紧张时，这种结构甚至会要应用处理器来做像素级的信号处理，而这个工作通常是由专用图像信号处理核来完成的。但是这种低成本的技巧会影响相机的相应时间和帧速率，而且只会在低分辨率时有效。

　　这种由独立模块来组建SoC的方法有很多的优点。比如，它可以让系统集成工程师通过来自外部的授权模块完成设计，而不用找很多高手自己开发。对于这种组合设备例如iPhone，以及相对比较轻技术的OEM比如苹果，这具有很显著的优点。对于有紧凑周期的项目它同样有明显的优势，比如iPhone 在用三星取代PortalPlayer作为SoC供应商时面临的时间问题。

　　这个优势的一个很大部分在于功能模块的独立大大简化了系统级的建模。除了共享资源例如DRAM，不必再去考虑并给用户场景的最坏情况建模。

　　另外，通过提前定义用户场景，可以在大部分的时间内要SoC的大部分不仅处于空闲甚至休眠的状态。因为iPhone本质上是个封闭的系统，所以苹果在电源管理上有很大的优势。比起采用通用可编程器件，他们可以实现更高的电源效率。

　　作为对比，来看最近发布的EnViE，来自Mobilygen公司的H.264视频编解码芯片SoC。从某种程度上讲，iPhone系统芯片和 Molilygen CoDec芯片在系统框图上有着显示的相似点-由不同用户接口围绕的神秘核芯片，精心设计的外部DRAM通道。同样地，在功能上每个芯片都面临接口服务、系统管理、数据传递以及硬实时任务的组合。当然，两个芯片在细节上千差万别。

　　Mobilygen考虑视频CoDec的出发点是抽象算法和软件实现，而不是SoC的设计。它的核心不是独立功能模块的群集，而是两个实时多线程处理器。多线程的结构使得核可以在同一CPU上处理来自不同功能的一系列任务，实现每个任务的硬实时需求。它也使得CPU可以容忍内存延时，因为核可以在一个周期内转换线程。

　　有趣的是，这意味着CoDec核的硬件模块框图（一个CPU对，围绕着数据交换的一些加速器集群）完全不同于功能模块框图（更像是三阶的流水线）。

　　在很低功耗水平的情况下，不用将很多负荷丢给一个相对复杂的结构去做H.264编码和解码，这种情况与传统的用独立硬件模块去进行系统设计有很大的不同。

　　或许这样的结构来源于把系统看作是软件任务而不是硬件模块。SoC（两个CPU核，一个处理用户代码的ARM-926以及一系列的硬件加速器）的工作是提供一个可将任务动态映射的灵活结构，而不再是对每个任务都无法共享资源的固化平台。理论上讲，这样的结构在硬件使用上更加有效，在功耗方面也更加出色。

　　理论上，每种结构都可以完全利用到功耗管理的最先进理念：电压岛、动态节电以及动态电压频率调整。但是实际上，SoC的真正设计者能实现的技术有限。另一方面，多用途核的方式将大部分的任务交给两个CPU，而应用者可以根据需要进行功耗管理。

　　我们是否可以说SoC设计来到一个交叉点呢？在这里采用功能独立模块的方式逐渐被抛弃，而将动态任务分配给通用计算阵列的方法受到青睐。这么讲也许为时过早。但是看看这两颗芯片，我们不得不做这样的考量。