West Bridge SLIM架構(gòu)多媒體手機(jī)設(shè)計(jì)介紹

今天在市場熱銷的手機(jī)不能只靠外觀、電池壽命和可靠度;其適應(yīng)新使用模式的能力，以及能否符合業(yè)界效能標(biāo)準(zhǔn)也是非常重要的。手機(jī)與PDA、PMP、數(shù)字相機(jī)等其它消費(fèi)性電子裝置整合速度非?？焖?。Sony Ericsson Walkman W950i與Nokia N系列等新手機(jī)就是很好的例子。為了要讓新手機(jī)在市場上獲得銷售佳績，系統(tǒng)工程師正試圖在手機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)中加入愈來愈多的功能。然而，這些多方“整合”的手機(jī)最大的敗筆，往往是無法提供良好的使用者經(jīng)驗(yàn)。

　　高度整合反倒是手機(jī)失敗的敗筆?

　　高度整合化手機(jī)失敗的因素可能有許多，但最可能的原因多半是不好用，使得一些手機(jī)對消費(fèi)者的吸引力不如預(yù)期。對于某些特定的產(chǎn)品而言，使用性不單是指操作要簡易，同時(shí)也要看其中各項(xiàng)功能的效能表現(xiàn)，尤其是與市面上其它功能相近的產(chǎn)品比較時(shí)。整合后的功能質(zhì)量常常會(huì)被忽略。當(dāng)今市場上充斥著各種內(nèi)建低質(zhì)量數(shù)字相機(jī)的手機(jī)就是最好的例子。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須更深入思考各項(xiàng)功能，不要只想著系統(tǒng)規(guī)格，而是要花更多心思在每項(xiàng)整合性功能所能帶來的良好消費(fèi)者使用經(jīng)驗(yàn)。

　　在消費(fèi)性電子市場上，支持影音播放與數(shù)字相機(jī)的多媒體手機(jī)，已經(jīng)很快的從所謂的高階產(chǎn)品變成中階產(chǎn)品，有些甚至已經(jīng)算是低階的手機(jī)產(chǎn)品。多媒體手機(jī)在閃存的價(jià)格持續(xù)迅速滑落的同時(shí)，會(huì)逐漸演變成支持更大容量的儲(chǔ)存裝置。具備大容量儲(chǔ)存功能的手機(jī)能容納更高速率的媒體內(nèi)容，以及更大畫素的相機(jī)模塊。在現(xiàn)今市場中，1GB的內(nèi)存容量對于大量儲(chǔ)存密度而言，已經(jīng)可視為一個(gè)“增量單位”，而多媒體手機(jī)也希望能支持1GB以上的儲(chǔ)存容量。這項(xiàng)趨勢可從最近定案的SD2.0規(guī)格中可看出，其中規(guī)范的SD卡最大容量為32GB。除了SD/MMC卡以外，其它常見的大容量儲(chǔ)存裝置則多半是內(nèi)建的NAND或硬盤機(jī)。

　　對于多媒體手機(jī)最重要的就是支持快速外部聯(lián)機(jī)能力，以傳輸音樂、影片與相片等大量的媒體內(nèi)容。而最常見的聯(lián)機(jī)方式就是利用USB與PC連結(jié)。盡管現(xiàn)今市面上多數(shù)的手機(jī)都只能支持USB1.1(每秒速率為12Mbps的全速USB模式)，但對于更快的USB2.0聯(lián)機(jī)(每秒速率為480Mbps的高速USB模式)的需求也快速增加中。表1所列為兩種規(guī)格的概要，以及一些傳輸時(shí)間的例子，其時(shí)間計(jì)算是以原始USB訊號速率計(jì)算(忽略軟件負(fù)擔(dān))。在圖1中則是包含目前基頻處理器的一般手機(jī)架構(gòu)。請注意它只有整合FSUSB(全速USB)的SIE，因此還需要外加一組全速USB的收發(fā)器。

　　由表1可以看出全速及高速USB的原始信號傳輸率，而且就如數(shù)據(jù)所示，高速USB比全速USB要快上40倍。然而這些數(shù)據(jù)都沒有考慮任何軟件負(fù)擔(dān)以及硬件上的限制，因此在實(shí)際系統(tǒng)中真正持續(xù)有效的傳輸速率(sustained throughput)都會(huì)低很多。

　　手機(jī)建置高速USB的瓶頸

　　乍看之下，有人可能會(huì)認(rèn)為若采用高速USB，頻寬就自動(dòng)會(huì)增加，如此就可有效地解決大容量儲(chǔ)存裝置與計(jì)算機(jī)之間傳輸速率緩慢的問題。然而問題并不像看起來這么容易。因?yàn)橄到y(tǒng)架構(gòu)決定了軟硬件的負(fù)擔(dān)以及限制，所以實(shí)際的數(shù)據(jù)有效傳輸率與系統(tǒng)架構(gòu)在USB連結(jié)中是息息相關(guān)。下圖2為高速USB的建置范例。

　　由于基頻處理器只支持全速USB模式，因此需要外加一個(gè)高速USB控制器以支持高速USB模式。通常高速USB控制器會(huì)連至處理器的外部內(nèi)存接口上，并與NAND及SDRAM等其它記憶裝置共享內(nèi)存接口。在此架構(gòu)中，圖2的紅色箭頭簡單代表了從計(jì)算機(jī)經(jīng)由高速USB連至大容量儲(chǔ)存裝置的數(shù)據(jù)流。相較于圖2，圖3則是一個(gè)更實(shí)際的版本。

　　在圖3中，數(shù)據(jù)流就不像圖2的那么直接簡單。從計(jì)算機(jī)來的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過高速USB管道，并且暫存在基頻處理器的SDRAM緩沖區(qū)內(nèi)。接著處理器會(huì)把緩沖區(qū)中的資料讀出，并且寫到大量儲(chǔ)存裝置中—即圖中的NAND閃存裝置。這一系列的中間傳輸過程不但讓系統(tǒng)無法完全發(fā)揮高速USB的功能，而且還可能因?yàn)檐浖唇?jīng)過仔細(xì)最佳化，而大幅降低整體系統(tǒng)效能。在某些設(shè)計(jì)中，過于簡陋的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)嚴(yán)重癱瘓整個(gè)系統(tǒng)效能。因此，采用此一架構(gòu)往往無法達(dá)到高速USB原先設(shè)計(jì)上所能提供的最佳使用者經(jīng)驗(yàn)。

　　此外，若整合的功能越多，就無可避免地需要應(yīng)用程序多任務(wù)化。對此，手機(jī)架構(gòu)所需要克服的一項(xiàng)挑戰(zhàn)就是要能夠在設(shè)計(jì)架構(gòu)上具備相當(dāng)?shù)膹椥裕匀菁{新的使用模式。例如隨著3G+無線技術(shù)的演進(jìn)，無線接口頻寬也呈指數(shù)型增加，讓使用者可以把3G+手機(jī)當(dāng)成筆記型計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器，提供高速因特網(wǎng)聯(lián)機(jī)功能。這對終端用戶而言特別有用，讓他們隨時(shí)隨地能快速存取因特網(wǎng)。

　　然而，這類的新使用模式唯有有效支持多任務(wù)作業(yè)才有用。舉例來說，當(dāng)使用者拿手機(jī)當(dāng)成隨身碟等大容量儲(chǔ)存裝置使用時(shí)，或正在下載媒體內(nèi)容，它必須要維持原有接聽/撥打電話及上網(wǎng)的功能，否則使用起來就會(huì)相當(dāng)不方便。以圖3中的手機(jī)架構(gòu)來說，當(dāng)USB在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，基頻處理器就會(huì)忙于移動(dòng)數(shù)據(jù)，而沒有太多的余力去有效地處理一些像是撥打電話等核心工作。因此，手機(jī)設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在要面對改良既有手機(jī)架構(gòu)的挑戰(zhàn)，以因應(yīng)下一世代的使用模式需求。