采用Xtensa可配置处理器技术开发视频加速引擎

O)接口和通用输入／输出端口

视频和音频均为流媒体，需要对处理器进行快速数据访问。传统的处理器受限于系统总线接口，以及数据操作执行前对所以数据的加载与存储访问。

为支持流媒体数据／输出操作，Xtensa可配置处理器允许设计人员定义先进先出(FIFO)接口以及通用输入／输出(GPIO)端口，以便直接对数据通路进行读写访问。FIFO和GPIO端口可以是任意数据宽度(可达1024位)，数量不限(每个可包含1024个FIFO和GPIO端口)。这些高带宽接口可以直接与数据通路相连，提供很高的数据吞吐量，通过处理器内核对数据进行读、处理和写操作，这对于多媒体和网络应用而言是非常重要的。

具有FIFO接口和GPIO端口的数据通路如图7所示。处理器可以进行如下操作：首先从两个FIFO(在确保两个先进先出队列均不空的情况下)中取出数据，然后计算一个复操作(例如一个乘累加舍入操作)，最后将计算结果压人输出FIFO(在确保先进先出队列不满的情况下)。然后，硬件生成工具产生相应的接口信号、控制逻辑和旁通逻辑等；为配置的处理器产生完整的RTL代码。软件生成工具产生一套完整的编译器工具，以及时钟周期精确的指令集仿真器ISS，用于对新指令进行仿真。注意到，这种由设计人员定义FIFO接口和GPIO端口的能力足Xtensa可配置处理器所独有的。

11、加速复杂的控制密集型代码的执行

多媒体应用中控制代码的数量与复杂性显著增长，使得程序中数据密集型操作与计算时间近似等价。例如，H.264主程序译码器中的关键部分为CABAC(上下文相关二进制算术编码)算法。该算法几乎完全是具有数据计算和数擗比较的控制流判决树。

由于计算的复杂性非常高，绝大多数传统处理器均采用专用的RTL加速器来完成CABAC算法。然而，在可配置处珲器上可以通过增加一组专用指令来更加有效地实现CABAC算法。这种实现方法的好处是避免了数据在处理器和RTL加速器之间不停地交换数据。采用可配置处理器的另一个好处是采用指令扩展技术，由于专用硬件在处理器内部，因此可以更好地进行硬件和软件界面划分。

12、小结

现代可配置和可扩展处理器是构建定制视频和音频引擎的理想选择。Tensilica公司提供相关的视频和音频IP作为SOC模块，包括HiFi2音频引擎、钻石系列标准的38xVDO(视频)多标准和多分辨率视频方法。与之匹配的软件编解码器是非常重要的。HiFi2音频引擎与相关的软件一起可完成绝大部分流行的音频编解码器，例如MP3、AAC、WMA等。类似地，钻石38xVDO视频加速引擎与相应的编码器和译码器软件可以实现H.264(包括Baseline、Main和profiles)、MPEG-4(SP和ASP)、MPEG-2、VC-1／WM9及其它标准。这些视频技术涵盖了从QCIF到CIF以及SD各种分辨率，功耗低，面积小。