Карманные ПК

Максимальная тактовая частота РХА27х составляет 624 МГц. Это не предел, Intel уже достаточно давно анонсировала возможность «разгона» до 800 МГц и даже 1 ГГц, но в массовое производство такие решения пока не запущены. В реальных КПК используются также ЦП, где тактовая частота ограничена 520, 416 или 312 МГц в зависимости от ценовой ниши устройства (менее скоростные процессоры, естественно, стоят дешевле). При этом тактовая частота может изменяться динамически.

Кроме этих трех семейств, у Intel есть ряд радиотехнических решений. Например, СБИС для смартфонов -- PXA800F, высокоинтегрированная «система-на-кристалле» для создания устройств, работающих в сетях GSM/GPRS, построенная на микроархитектуре Intel MSA. Она была совместно разработана Intel и Analog Devices (ADI), обеспечивает функциональность DSP и контроллера на одном ядре, предоставляя некоторые дополнительные возможности, прежде всего улучшенное управление питанием (разумеется, обеспечивает достаточно эффективную обработку медиа-данных). PXA800F построена на ядре XScale, имеет тактовую частоту 312 МГц, 4-Мбайт встроенную флэш-память и 512-Кбайт SRAM, ядро DSP функционирует с тактовой частотой 104 МГц, DSP оснащается 512-Кбайт флэш-память и 64-Кбайт SRAM.

Texas Instruments OMAP

Платформа ОМАР (Open Multimedia Applications Platform), созданная компанией Texas Instruments, используется преимущественно в устройствах с развитыми коммуникационными возможностями: смартфонах и коммуникаторах. В классических КПК она применяется реже, но встречается прежде всего в серии моделей palmOne. Причина популярности платформы TI в «коммуникационном» сегменте рынка мобильных устройств вполне понятна: имея множество наработок в области цифровой обработки сигнала, TI здесь представляется естественным кандидатом на роль поставщика платформы (как-никак изготовители смартфонов тоже заинтересованы в снижении времени выхода на рынок, а значит, удешевлении производства и разработки устройств). Так, например, сегодня TI ОМАР используется в смартфонах и коммуникаторах Nokia. Следует отметить, что относительная (в сравнении с некоторыми конкурентами) маломощность таких микросхем, как 1510, применяемых в высококлассных моделях, подобных Nokia 7710, компенсируется эффективностью Symbian OS. Фактически на достаточно скромных аппаратных средствах эта ОС обеспечивает на большинстве задач примерно ту же субъективную производительность, что и Windows Mobile, функционирующая на значительно более мощных ресурсах.

Что же касается КПК, то здесь TI долгое время предоставляла менее дорогостоящие платформы, чем Intel, что было важно в первую очередь при создании недорогих моделей карманных компьютеров. Когда каждое устройство продается менее чем за 150 долл., оно должно приносить изготовителю максимум прибыли, но при этом отвечать каким-то (не обязательно максимальным) требованиям и ожиданиям конечного пользователя. И TI предоставляла весьма удачное решение. Безусловно, на этой же аппаратной платформе строились и более мощные системы, но скорее как результат глобального соглашения между изготовителем КПК и TI.

TI ОМАР -- архитектура, весьма сильно ориентированная на обработку сигнала. Это необязательно сотовая или беспроводная связь, вполне «подойдут» любые медиа-данные, имеющие потоковую природу, в том числе воспроизведение медиа-контента, что актуально для современных конвергентных устройств. Сегодня существует уже второе поколение этой платформы, ОМАР2, но, как видно из таблиц, есть очень много популярных моделей, построенных на первой версии этой архитектуры.

Изначально ОМАР создавалась как платформа, которая позволит сочетать довольно противоречивые требования мобильного рынка: прежде всего необходимость в высокой вычислительной мощности с минимальным энергопотреблением. С этой задачей удалось справиться благодаря созданию комплекса решений, охватывающих высокопроизводительный ЦП (на базе архитектуры ARM), ряд разработок TI в области цифровой обработки сигнала (конкретно DSP серии TI TMS320) и интеграции модулей разделяемой памяти. При этом все компоненты размещены на одном кристалле (решение более чем естественное, если вспомнить о специфике применения, хотя в определенной степени не настолько гибкое, как у соперников). В то же время называть ее «заказной микросхемой» в общепринятом смысле не совсем правомерно, ОМАР предусматривает более развитые возможности «подстройки» под конкретные требования, в частности посредст вом модификации микропрограммных модулей (в то время это был серьезный дополнительный аргумент в пользу этой архитектуры).

Сегодня все распространенные ОС обеспечивают совместимость с ОМАР, включая Symbian, Windows Mobile и Palm OS. Разработка системного ПО ведется стандартными средствами ОС плюс SDK TI или же в пакете Code Composer Studio, который предоставляет полный набор средств разработки ПО для платформы в целом, маскируя ее двойственную RISC/DSP природу.

Преимущества системы, в которой интегрирован отдельный процессор обработки сигнала, очевидны: в конце концов именно к обработке сигнала сводятся практически все функции, требующие сколько-нибудь значительной вычислительной работы в современном КПК. Для большинства стандартных программ излишни ресурсы производительности даже самых маломощных современных ЦП (некоторое исключение составляет мобильное 3D, но это тема отдельного обсуждения). Использование отдельного ЦП позволяет резко повысить вычислительную мощность устройства, сохранив на приемлемом уровне его энергопотребление (также стоит помнить, что ^требования к питанию DSP в перерасчете на удельные единицы значительно ниже, чем у сопоставимого RISC-процессора). Это важно сейчас и будет еще важнее завтра, когда терминалам сотовой связи третьего поколения придется обеспечивать еще и высококачественное видео и аудио, причем все это параллельно (скажем, владелец не захочет прерывать онлайновую игру при поступлении входящего вызова).

Одна из ключевых особенностей ОМАР -- возможность извне, посредством достаточно тривиального API (с точки зрения использования разработчиком прикладных программ, незнакомым с особенностями программирования DSP) манипулировать модулями цифровой обработки сигнала. Впрочем, в ряде случаев разработчики программных платформ ограничивают доступ к «мосту» DSP/BIOS (DSP/BIOS Bridge), например, Symbian предоставляет средства прямой работы с этим API только в дорогостоящих Premium-версиях SDK и DDK.

Надо отметить, что также существует ряд бюджетных решений, таких, как ОМАР310, где отдельные возможности DSP реализованы как «расширения» ЦП общего назначения (ARM925/ARM925T).

По данным изготовителя, DSP TMS320C55x обеспечивает примерно трехкратное превосходство в быстродействии над ЦП общего назначения при реализации мультимедиа-алгоритмов. В качестве базы для сравнения использовались ЦП StrongARM и ARM9E, среди тестов были задачи на распаковку JPEG, воспроизведение видеопотока MPEG-4, ряд специфичных для коммуникационных устройств задач (таких, как подавление эха).

В высокопроизводительных моделях ЦП, построенных на базе ОМАР2, это соотношение еще лучше. При этом потребляемая мощность значительно (более чем в два раза) меньше, нежели для ЦП общего назначения.

Архитектура ОМАР объединяет DSP серии С55х и ЦП ARM925T на одной микросхеме. Оба процессора используют кэш-команд, ядра имеют модуль управления памятью. Ядро ОМАР содержит два внешних интерфейса памяти и один порт внутренней памяти. Внешние интерфейсы памяти могут напрямую подключаться к модулям памяти SDRAM при частотах до 100 МГц и к стандартным асинхронным типам памяти (SRAM, Flash). Этот интерфейс обычно используется для организации подсистемы хранения, может быть 16-или 32-разрядным. Порт внутренней памяти обеспечивает прямой доступ к SRAM самой микросхемы и ориентирован на работу в роли буфера (как программного, например, для размещения критичных ко времени функций ОС или хранилища данных, например, видеобуфера). Все интерфейсы независимы и обеспечивают параллельный доступ от любого процессора или устройств с прямым доступом к памяти.

ОМАР также предусматривает DMA-интерфейсы для соединения с периферийными устройствами. Локальная шина -- высокоскоростная, двунаправленная, многопользовательская, предоставляет внешнему устройству возможность работать с памятью микросхемы. Такой подход позволяет существенно упростить систему, снижая количество функциональных блоков, обеспечивающих взаимодействие между подсистемами устройства.

Кроме того, в ОМАР интегрирована наиболее распространенная периферия, например, контроллер ЖК-экрана, универсальные интерфейсы ввода-вывода, UART, имеется также сторожевой таймер. При этом блок DMA прикладного ЦП имеет специализированный канал для пересылки данных из видеопамяти в контроллер ЖК (видеобуфер может размещаться в SDRAM или SRAM).

OMAP-DM270. Процессор для миниатюрных устройств, прежде всего камерофонов (совместно с Sharp TI выпустила эталонный дизайн такого аппарата). Микросхема изготавливается по технологии CMOS со 130-нм проектными нормами, напряжения питания 1,5 В (ядро), 3,3 В (ввод-вывод). Упаковка BGA.

Оснащается двумя ядрами -- ARM7TDMI/80 МГц с 8-Кбайт кэшем инструкций и 128-Кбайт интегрированной памятью и DSP TMS320C54x/90 МГц со 128-Кбайт интегрированной памятью. На микросхеме также имеется программируемый блок обработки графики (точнее, любых SIMD-данных) iMX, функционирующий на тактовой частоте 180 МГц, два 8-Кбайт буфера для обработки графики, сопроцессор для обработки мультимедиа-данных. Предусматриваются средства ускорения генерации картинок низкого разрешения (для организации предварительного просмотра фотографий, отснятых камерой) и цифровое масштабирование, а также аппаратный блок предварительной пиксельной обработки. Модуль обеспечивает реализацию функций автофокусировки, настройки баланса белого и экспозиции в реальном времени. OMAP-DM270 поддерживает до 64 Мбайт памяти (120 МГц SDRAM с 32-/16-разрядным интерфейсом), внутреннюю флэш-память (до 16 Мбайт), имеется интерфейс для подключения SDRAM (100 МГц) до 128 Мбайт и стандартных устройств внешней памяти (CompactFlash, SmartMedia, Secure Digital и Memory Stick). Также предусмотрено два UART, 10-бит канал для вывода композитного видео (NTSC/PAL), видеовход, контроллер USB 1.1 и т. д.

Эта микросхема не самая мощная, но обеспечивает заметно лучшее соотношение цены и функциональности, не говоря уже о гибкости, нежели ASIC, применяемые во многих современных камерофонах (не зря даже Samsung, имеющая собственные решения в этой области, приняла решение использовать OMAP-DM270 в новейших устройствах с камерой и жестким диском). Хотя разрешение съемки по нынешним временам может показаться недостаточным, для аппаратов среднего класса эта модель -- весьма удачный компромисс.

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.

3. 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.

GoForce 3D -- наиболее мощная серия геометрических ускорителей NVIDIA для карманных ПК. Собственно, это первые микросхемы, обеспечивающие полноценное ускорение операций, связанных с обработкой 3D. Разработчик называет их «беспроводными медиа-процессорами» (Wireless Media Processor, WMP) и нацеливается как на рынок высокопроизводительных КПК и специализированных мобильных консолей, так и на сектор смартфонов и high-end-телефонов.

Кроме ГП, микросхема оснащается аппаратным кодеком JPEG (до 2048x1536) со средствами NVIDIA Fo-toPack, обеспечивающим оптимизацию сжатия JPEG, кодеком MPEG-4 (VGA, до 30 кадр/с) и кодеком для видеоконференций (CIF, 352x288, до 30 кадр/с). Емкость внутренней памяти увеличена до 1280 Кбайт (со 128-разрядной шиной). В серии GeForce 3D существует две модели, 4800 и 4500, различающихся наличием средств FotoPack и максимальным разрешением дисплея.

Самая интересная особенность GoForce 3D -- пик-сельно-шейдерная архитектура. Модель GoForce 3D 4800 позволяет одновременно обрабатывать до шести текстур, геометрический процессор обеспечивает ускорение графики, естественно, разгружая ЦП (поскольку берет на себя еще и управление экраном, камерами и кодеками, выигрыш получается еще более существенный).

При этом энергопотребление кристалла относительно невелико. При задействовании средств снижения энергопотребления nPower (весьма оптимизированное и комплексное решение, объединяющее целый ряд методов экономии энергии, от использования техпроцесса с проектными нормами 130 нм и минимизацией утечек до архитектурных особенностей «раскладки» микросхемы), в процессе игры тратит, по оценкам разработчика, 20-50 мВт, тогда как сопоставимое по функциональности программное ядро, реализованное на ЦП общего назначения или DSP, может потребовать до 5-50 Вт.

Графическое ядро GoForce 3D предоставляет практически все базовые средства, включая расчет трансформаций, поддержки множественных текстур, до восьми поверхностей (цвет, Z, текстуры), билинейную/трилинейную фильтрацию, вычисления с плавающей и фиксированной точкой и т. д. Нельзя не отметить, что рост популярности трехмерной графики в мобильных устройствах стимулирует появление достаточно развитых и законченных стандартов ее поддержки в программном обеспечении, GoForce 3D совместим со всеми существующими сегодня программными платформами и стандартами мобильной графики, включая OpenGL ES и MD3D.

GoForce, будучи мощным устройством, вызывает вполне закономерный интерес. Хотя его возможности и представляются несколько избыточными для бытового КПК, изготовители портативных игровых консолей уже его используют (в частности, он применяется в Gizmondo, игровом аппарате на базе Windows Mobile).

ATI Imageon

ATI тоже начала со скромного адаптера Imageon 100, предназначенного преимущественно для мобильных телефонов и недорогих КПК. Разработки ATI сегодня довольно широко распространены, правда, преимущественно в сегменте мобильных телефонов. Это связано с тем, что они оказались несколько более сбалансированными, да и опыт ATI в разработке хорошо интегрированных мультимедиа-акселераторов тоже сказался. Кроме того, надо учитывать, что главный на тот момент соперник ATI, компания MediaQ, в самое «жаркое» время, когда начиналась разработка «трехмерных» телефонов первого поколения, уже вышедших на рынок, переживала реорганизацию и слияние с NVIDIA. Тем не менее послужной список ATI в мобильном сегменте выглядит достаточно солидно -- Motorola, Fujitsu, LG (с трехмерным игровым телефоном SV360). В секторе КПК микросхемы серии ATI Imageon можно найти в игровой консоли Tapwave Zodiac (на базе Palm OS), коммуникаторах Hitachi и КПК Zaurus и Toshiba.

В то же время сейчас ATI почти полностью переориентировалась на рынок коммуникационных устройств, микросхема Imageon 3200, которая используется, в частности, в HP iPAQ hz4700 и Tapwave Zodiac, по каким-то причинам была снята с производства. Ускоритель был весьма интересный, он позиционировался как медиа-сопроцессор, в котором, кроме графики, интегрированы и такие устройства, как контроллер USB OTG, SDIO, кодеки MPEG/JPEG. Но он, судя по всему, не выдержал конкуренции со стороны интегрированных СБИС от изготовителей платформ (примерно в то время происходили процессы унификации аппаратных платформ и набирали силу 11 ОМАР и Samsung S3C2400).

В модельном ряду графических микросхем для мобильных устройств ATI на сегодня довольно много модификаций, относящихся к трем семействам -- 2100, 2200 и 2300. Imageon 2282 ориентирован на high-end-смартфоны, требующие прежде всего высокопроизводительных средств обработки видео, включая режим «картинка-в-картинке» (для видеоконференций). Imageon 2182 предназначается для недорогих моделей, обеспечивает поддержку цифровых камер с разрешением до 1,3 Мпиксел, записи-воспроизведения видео и звука. Imageon 2300 -- мощный мультимедийный акселератор, на базе которого можно воздавать сверхмощные (по нынешним меркам) телефоны и смартфоны, обеспечивающие хорошее быстродействие при рендеринге графики, причем параллельно с обработкой сигнала, что может быть актуально для сетей третьего поколения. Кроме того, он обеспечивает поддержку кодеков MPEG-4, работу портов оцифровки видео и камер с высоким разрешением (1,3 и 2 Мпиксела), возможность работы в двухдисплейных конфигурациях. Imageon 2260/2262 -- мультимедийные сопроцессоры, в основном ускоряющие обработку именно медиа-контента, а затем -- игр. Кроме того, они позволяют создавать телефоны с камерами высокого разрешения (до 2 Мпиксел). Imageon 2240 -- двухмерный ускоритель для недорогих камерофонов. Imageon 2200/2250 -- базовая модель с относительно скромными возможностями (тем не менее реализована поддержка захвата видео и ЦФК).

Intel 2700G

Это изделие было разработано Intel в рамках проекта по созданию РХА27х и тесно с ним связано (фактически Intel позиционирует его как микросхему сопровождения для РХА27х, кодовое название проекта -- Marathon). На сегодня единственный известный пример массовой модели, где он используется, -- Dell Axim X50v. Сильная сторона этого решения -- Intel умеет продвигать свои наработки, и, в частности, она реализовала ряд программных решений, упрощающих создание ПО, использующего преимущества этой микросхемы. Не так давно прошла информация об успешной попытке портирования на Dell Axim X50v ряда трехмерных игр, таких, как Cube (FPS с весьма оригинальной и совершенной технологией рендеринга), Solterra, Yeti 3D и др. Безусловно, главная заслуга тут принадлежит разработчикам программных «прослоек», таких, как OpenGL ES и JSR 184, но это демонстрирует очень неплохой потенциал акселератора. Особенно когда он перейдет в разряд решений для массового рынка (пока он из-за высокой стоимости используется лишь в high-end-моделях, все же 15 долл. в партии 10 тыс. пока довольно дорого для этого сегмента).

В семейство Intel 2700G входят две модели: 2700G3 (с объемом памяти 384 Кбайт на кристалле, он ориентирован на экраны QVGA/HVGA) и 2700G5 (с 704-Кбайт памятью, ориентирован на VGA). Обе микросхемы также предоставляют средства аппаратного ускорения обработки MPEG (2 и 4) и WMV, позволяет разрабатывать двухдисплейные устройства. Максимальное разрешение -- до SXVGA Intel совместно с Intrinsyc также разработала эталонную платформу для устройства на базе РХА27х и 2700G. В частности, предусматривается экран VGA с диагональю 4-дюйм, 128 Мбайт SDRAM, 64 Мбайт флэш-ППЗУ (естественно, Intel StrataFlash), 16-Мбайт видеоОЗУ, 1-Мпиксел камеру, два разъема для карт памяти, средства беспроводной связи.

Размещено на Allbest.ru