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電子書單晶片設計趨勢

晶心科技市場及服務部部經理李明豪博士。
晶心科技市場及服務部部經理李明豪博士。

電子書未來會是何種模樣?除了閱讀器之外,它是否有更深層的意義?處理器核心業者晶心科技(Andes)市場及服務部部經理李明豪博士在「DTF消費電子電子書技術與設計論壇」中,提出電子書扮演終端機角色的看法,並強調,消費性電子必須使用適當的嵌入式核心,才能設計出具差異化的產品,贏得消費者的青睞。他同時解釋晶心核心的架構及應用,並舉出各種應用的block diagram,提供設計者參考。

李明豪表示,iPad的問世,改變了原本電子書產業的步調。受到iPad的衝擊,有些電子書業者最近紛紛暫停了原來進行中的計畫,停下來檢視未來產業可能的走向。電子書會是原本的電子書嗎?至少到目前為止,廠商一致認為iPad必然是電子書市場裡很重要的一塊,也是極重要的一塊。

iPad含有的重要意義在於它的終端角色,因此有人認為虛擬網路終端機(VNC)是iPad的殺手級應用。尤其現在讀者對裝置的要求愈來愈高,利用類似iPad的產品可以讓使用者遠端存取到其桌上型電腦的應用程式。也有人指出,像Citrix和Wyse這類終端機業者,將會把微軟Windows 7帶往蘋果的iPad。

雲端運算時代來臨,透過內容提供者、電信服務商和各種連網設備,使用者可以跨載體地接收所需資訊,這些載體包括TV、智慧型手機、電子書閱讀器、電腦、平板電腦,筆記型電腦等。而讀者對內容的要求也更多元,期望具備更多互動性,使用者不僅可以看,最好還可以發表,這將會是未來的走勢;未來有一天,使用者自己編寫的電子書就會問世。

電子書也不只是電子化的書而已,作為終端機角色,也是電子書的新產品概念。電子書成為具有顯示器的終端機,可以接取雲端運算資料,並且遙控使用者的桌上型電腦。

以此角度來看,裝置目標放在與Web 2.0這種互動性極強的產品與服務完美結合,應用處理器就必須提供豐富的功能選擇;而終端裝置處理器必須提供開發者高度多樣化的平台,以設計出具豐富媒體介面且連網功能強大的裝置。

簡單來說,消費性電子的市場區隔很重要,必須有差異化、有特色,才會受消費者青睞,不像筆記型電腦或Netbook採用開放式平台,各廠家的產品差異不大;而要建立產品特性,這顆SoC的CPU就扮演了很重要的角色。CPU決定了50%的SoC差異化,若使用大眾化的CPU,則不容易做到產品差異化。

終端產品關鍵特性包括,一、連網能力,二、通訊能力,包括3G、WiMAX、Wi-Fi、乙太網路,三、週邊連接能力,包括USB、藍牙,四、顯示能力,可能包括TFT-LCD/OLED、電子紙、觸控螢幕、3D,五、多媒體支援能力,包括音訊?視訊。誰能提供上述這些特性?嵌入式CPU是一個極佳的選擇。

以電子紙來說,目前著眼於省電,還是以黑白顯示器為主,但未來必然走向彩色,彩色螢幕時,消費者就會要求要有影片觀賞功能。

CPU的效能策略,要在高頻率操作上使用矽,如此編譯器最佳化就變得較為容易,並且要有很大的彈性,可以將更多複雜的(尺寸或時效上)應用相關加速操作分作不同擴充套件,因此應用程式為主的最佳化就會比較容易。

Competence策略方面,設計增加每一cycle被執行的運轉數的指令,同時也設計減少碼(code)尺寸的指令,以增加每位元可處理的運轉數量。

晶心核心(AndesCore)產品線中,高階的N12達1,000DMIPS性能,可支援多核心,適用於傳統電子書。若是像iPad等級的產品,將需要更強大的CPU,目前晶心也正著手開發達2,000DMIPS性能的更高階處理器核心。

在AndesCore產品分布上,以V1架構處理浮點運算和字型,V2架構處理網路部分,網路應用矽一直重覆使用,且需要較強的運算;V3架構則支援視訊、安全性和其他應用部分。

可組態的AndesCore可說是騰雲駕霧千變萬化,核心部分有靜態?動態分支預測,STB大小有32/64/128/256個入口,2/3巢式中斷層,16/32 GPRs,2R1W/3R2W註冊的檔案。

Cache部分8KB~64KB,Line大小為16B/32B,RP:假性LRU或隨機;LM部分4KB~1MB int./ext.;匯流排介面:AHB/AHBlite/APB/AMI/HSMP。

MMU部分:uTLB大小:4/8入口,主要TLB大小:32/64/128入口,Page table walker:硬體或軟體,MPU則有8個區塊。指令方面,包含音訊擴充、FPU擴充、效能擴充、多處理器擴充、String處理加速器。

嵌入式架構導入終端產品別為,N1213使用於內容檢查處理器、IP-KVM、磁碟陣列。N1233(多核)使用於網路處理/NAS、電子書、終端機、Netbook。N1033A(音訊)使用於智慧型手機、網路電視,N1033使用於觸控面板,N903A使用於藍牙/Wi-Fi,N903使用於藍牙/Wi-Fi、USB、SSD。