消费类电子设备音频应用解决方案分析

不论SOC厂商选择在一个专用的内核上运行音频，还是在主CPU上进行音频处理，由于同样的工具链能用于开发基于主CPU和音频的应用，所以软件开发工具的成本更低。开发工具成本的一个主要组成部分是与工具有关的维护。在专用DSP的情况下，这可能是整个成本的很大一部分。

那些使用一个MIPS内核实现控制功能和使用DSP进行音频处理的开发商必须熟悉两种不同的开发环境。一种典型的开发环境可能包括操作系统、编译器、模拟器、仿真器、调试程序、线迹工具、探针和剖面仪。然而，当同样的内核再度使用时，只需熟悉一种开发环境，从而减少总体设计时间和设计成本。

前优化音频软件提供上市时间优势

MIPS科技和其音频软件合作伙伴可为MIPS32内核提供各种各样经过优化的音频应用软件。这些应用软件包括多种用于数码相机、数码摄像机、机顶盒、数字电视和DVD播放机等消费产品的标准音频多媒体数字信号编解码器。这些高度优化的算法与MIPS科技提供的高性能开发工具一道，可帮助开发商把重点放在驱动应用的开发和集成方面，而无需对标准音频的算法进行优化。

对于那些希望调整其他音频/DSP算法的用户，MIPS DSP程序库(MIPS DSP Library)作为MIPS软件工具包的一部分可供使用。这个程序库具有广泛的适用于语音压缩、回声消除、噪音消除、通道均衡、音频处理等信号处理功能，还包括滤波器和FFT等通用功能。这些功能已在MIPS科技的多种处理器系列中实现了优化。MIPS内核有许多特性有助于有效地实现像DSP这样的应用。经过优化的音频多媒体数字信号编解码器和DSP程序库可利用这些特性提供重要的优势：

⊙为在所有音频算法中使用32位整数数据的内部计算提供尽可能最优异的音频质量。

⊙MIPS32乘法积累(Multiply-Accumulate，MADD)指令在对DSP MAC运行进行编码时是非常有效的。

⊙在DSP回路中适当的时候，可使用MIPS32架构中的数据预取指令。这可使数据预取进入高速缓存的下一个反复，同时执行当前的反复指令。由于可避免高速缓存的错误等待时间，可以显著地节省总体运行时间。

⊙存储器占板面积小对大多数最节省成本的解决方案都是很理想的，MIPS16应用特定扩展(Application Specific Extension，ASE)可用于减少程序代码容量。这可以通过简便地使用一个编辑时间选择来实现，以显著减少程序代码的容量。

图2 MIPS音频解码的应用实例

除了上述的特性之外，该软件还利用其他技术得到尽可能最高的性能：

⊙MIPS32汇编工具具备加强关键运算计算的人工编码能力;

⊙建立在内核到内核基础上的人工时序可以最大限度地减少加载使用(在指令需要的数据开始执行之后，来自高速缓存/存储器系统的加载指令数据到达—直到数据可供使用之前，处理器都不会运行)的瓶颈;

⊙循环展开和软件流水线操作可用于最佳的代码时序。

为了提供最大限度的灵活性，可在软件中执行MIPS消费音频平台的所有算法。不过，SOC设计者还是可以通过CorExtend的特性使用MIPS内核指令集来满足新出现的音频标准。用户定义的指令(UDI)或CorExtend可为应用加速增加新的指令和状态。这种定制能力为SOC厂商提供了改进性能和产品个性化的功能。

迁徙途径

MIPS科技不断开发越来越先进的内核设计，并实现架构方面的进展，在持续改善性能方面积累了丰富的经验。在内核领域，MIPS科技已在产品中增加了一个8段流水线，从而改进了时钟速度性能。在架构方面，MIPS科技已通过增加第二版架构(Release 2 Architecture)改善了IPC性能。

MIPS科技继续承诺改进性能，最近又为多线程(Multi-Threading，MT)发布了ASE MIPS处理器。这种产品与音频市场有着特殊的关系。MIPS MT ASE利用来自另一个可用线程的有用的工作填充流水线固定位置的方法，改善了整个系统的性能。但是，MT ASE在音频方面更为显著的特性是其提供了服务质量(QoS)时序机制。MT ASE采用了一个可以共享一条单流水线的多重虚拟处理元素(Virtual Processing Elements，VPE)的概念。在一个音频环境中，可以使用两个VPE：一个运行OS(操作系统)，另一个运行音频应用。MT ASE可以利用时序政策，保证使特定任务的处理器带宽分配最小。此外，它还可提供服务质量特性。这两个特性的结合可以在不跳过任何音频帧的情况下保证音频应用的实时执行，同时也维护了所有其他的实时任务，以及适时方式的OS。

QoS特性根本上消除了OS中断对音频功能表现的影响。通常，中断服务可在“发生”异常的线程执行时间方面引起相当大的可变性。MT ASE可提供一个机制，它可使任何异步异常得到延缓，直到OS线程(非豁免线程)被预定。这增加了在一种有限的和受控的方式下OS任务的中断等