選擇合宜的嵌入式系統圖形處理應用方案

中？低階的GDC整合，仍能滿足目前工業控制、車用電子這類低成本系統應用需求。Fujitsu

隨著Android Phone、Pad產品對於影音效果的支援應用漸增，硬體開發商無不想方設法來提升嵌入式系統硬體方面的繪圖效能，而因應行動裝置需求設計的整合型通用處理器，也從善如流將原有在大型系統應用的GDC繪圖控制器一一納入整合之列，如3D加速、Flash播放加速甚至耗用系統資源甚多的1080p影音硬體解碼，都可因整合處理器的升級獲得效能挹注...

以往嵌入式應用的系統設計，根本不用考量系統的顯示與呈現問題，因為嵌入式系統多用於機電控制、資訊家電的控制處理等產品，嵌入式系統可能根本不需要處理顯示問題，或者僅需呈現系統的運行狀態燈號，因此，早期的嵌入式系統硬體多不重視顯示相關的應用需求。

對於如數位機上盒的顯示應用，這類嵌入式系統應用大多採行運算核心整合顯示輸出核心，或是採取外部晶片整合的方式進行開發，但隨著如Smart TV、Android Phone/Pad的應用需求漸增，嵌入式整合晶片所內建的顯示功能(Graphics Display Controller；GDC)已不再僅處理簡單的顯示呈現，而必須追加1080p視訊解碼、Flash呈現加速等附加功能支援，對行動裝置或是高度顯示效果的嵌入式應用產品(STB、數位看板)等應用，提供最佳的顯示運算環境。

因應設計需求　選擇合適的GDC方案

對嵌入式系統而言，畢竟不是所有的嵌入式應用都必須搭配高效能的顯示處理，對於開發者來說，必須視開發應用的系統需求，來挑選合適的顯示技術支援，例如，若要找尋可支援電玩、高效顯示的嵌入式應用場合，如Kiosk、電玩機台、視訊電話等嵌入式應用，較建議選用在GDC表現效能與相關多媒體加值功能表現較佳的解決方案。

面對應用較普通、對顯示效果要求不高的嵌入式應用，若找來具極高繪圖效能的嵌入式整合晶片，只是徒然增加硬體平台的料件成本，對於產品的應用效益不大，但無論是嵌入式系統對於顯示支援的要求差異，只要系統需要顯示設計，在規劃嵌入式系統時就必須納入應用方案考量。

目前一般水準的GDC大多能因應VGA(640x480)、WVGA(480x800)，甚至是XGA(1,024x768)水準的畫面處理與加速，部分繪圖功能單元，還可提供如視訊輸入、3D Real-Time rendering等應用加速功能，甚至可搭配XGA以上、甚至1080p視訊輸出呈現，不過對視訊處理的要求越高，自然在整合後的元件單價也會相對反應於料件成本上，對於滿足開發專案的需求，開發者仍須考量實際系統的整合效益而定。

低階GDC整合　適用於低成本嵌入式應用環境

尤其是對於部分對料件或開發成本較敏感的嵌入式應用，例如汽車電子、工業應用等，選擇最低成本的料件，以基礎或是中階解決方案來架構應用需求，一直是最佳的開發方案，而開發團隊也可應用SoC單晶片解決方案，來進一步減省料件數量，甚至壓低元件成本。

以往採SoC形式提供的GDC方案，大多僅支援中？低階視圖運算為主，但此種產業現況已經逐步被幾家晶片業者打破，尤其是在智慧型手機的全球熱潮下，為滿足智慧型手機的輕薄、高性能、多媒體應用加速趨勢，整合型SoC的GDC應用方案，則朝向追加更高效能的GDC核心發展。例如，NVIDIA在TEGRA系列產品即應用GeForce顯示核心強化3D效能，或許這類嵌入式應用方案不是整合全功能的顯示核心，但至少其算圖性能已經超越嵌入式系統應用方案甚多。

至於低階的GDC應用，在嵌入式系統應用市場並非完全無用，因為仍有大量的自動化應用、工業控制、車用電子等應用需求，不需要顯示呈現方面的額外支援，而嵌入式晶片整合GDC僅會徒增元件成本、增加元件功耗。

多核整合方案　滿足縮小體積與提高效能設計要求

現有的嵌入式系統平台環境，畢竟不是桌上型電腦擁有寬裕的載板空間或取之不盡的電力供應，實際的現況是嵌入式系統平台的電力、資料匯流排與對應的運行資源相對較少，若採行多晶片整合方案來滿足嵌入式系統的繪圖要求，自然也會因為外部如VRAM、快取記憶體較少的問題，讓整合後的多媒體表現被系統載板的資源所限制。

這也是為什麼目前強調具高效繪圖處理的嵌入式應用平台，大多採行多核心、顯示核心整合於SoC的設計方案，讓晶片與晶片間的資料傳遞，不需面對晶片外傳輸，而增加快取記憶體或是線路品質提升的成本問題，而可以透過晶片的內部整合，一次處理高效顯示的資料轉送、加速需求。整合晶片只要搭配單純的DAC來處理視訊輸出與呈現，也能讓嵌入系統的載板設計相對簡化。

嵌入式應用方案選用了強化視訊處理、多媒體加速表現的SoC後，其實也要考量該SoC的開發資源，尤其所整合的圖形加速功能最好能符合如OpenGL/OpenCL，對於整合開發相關圖形處理加速應用時，可以利用工業標準的支援性，直接將原有的開發成果移植至新的嵌入式硬體平台，即便未來所使用的SoC有了高效顯示核心的硬體升級，所開發的系統平台也不需重新編寫，僅需搭配系統最佳化處理即可因應硬體升級。

若因應產品需求需優先考量GDC的處理效能，雖然流暢且華麗的圖形效果可以具備十足的吸引力，但畢竟建構的嵌入式系統必須符合電子嵌入式應用的耐用要求，若因為整合高效繪圖而造成SoC出現高熱問題，也必須考量產品機構空間是否具足夠的熱處理能力，避免機殼內的高熱影響嵌入式系統的運行穩定性。

對於越來越多的多媒體處理，必須達到遊戲水準的高標準要求，在考量嵌入式平台的繪圖加速方案時，也必須加入更多遊戲應用的業界評估標準。例如GDC必須支援紋理貼圖、硬體光影重繪、三維模型的加速呈現，甚至是多管線運算加速的即時繪圖處理，透過高效能的著色器、繪圖引擎，提供嵌入式系統最大幅度的遊戲繪圖支援。