West Bridge SLIM架構多媒體手機設計

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

　　高度整合反倒是手機失敗的敗筆?

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

　　在消費性電子市場上，支持影音播放與數(shù)字相機的多媒體手機，已經(jīng)很快的從所謂的高階產品變成中階產品，有些甚至已經(jīng)算是低階的手機產品。多媒體手機在閃存的價格持續(xù)迅速滑落的同時，會逐漸演變成支持更大容量的儲存裝置。具備大容量儲存功能的手機能容納更高速率的媒體內容，以及更大畫素的相機模塊。在現(xiàn)今市場中，1GB的內存容量對于大量儲存密度而言，已經(jīng)可視為一個“增量單位”，而多媒體手機也希望能支持1GB以上的儲存容量。這項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存裝置則多半是內建的NAND或硬盤機。

　　對于多媒體手機最重要的就是支持快速外部聯(lián)機能力，以傳輸音樂、影片與相片等大量的媒體內容。而最常見的聯(lián)機方式就是利用USB與PC連結。盡管現(xiàn)今市面上多數(shù)的手機都只能支持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(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，以及一些傳輸時間的例子，其時間計算是以原始USB訊號速率計算(忽略軟件負擔)。在圖1中則是包含目前基頻處理器的一般手機架構。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擔以及硬件上的限制，因此在實際系統(tǒng)中真正持續(xù)有效的傳輸速率(sustained throughput)都會低很多。

　　手機建置高速USB的瓶頸

　　乍看之下，有人可能會認為若采用高速USB，頻寬就自動會增加，如此就可有效地解決大容量儲存裝置與計算機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。因為系統(tǒng)架構決定了軟硬件的負擔以及限制，所以實際的數(shù)據(jù)有效傳輸率與系統(tǒng)架構在USB連結中是息息相關。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，因此需要外加一個高速USB控制器以支持高速USB模式。通常高速USB控制器會連至處理器的外部內存接口上，并與NAND及SDRAM等其它記憶裝置共享內存接口。在此架構中，圖2的紅色箭頭簡單代表了從計算機經(jīng)由高速USB連至大容量儲存裝置的數(shù)據(jù)流。相較于圖2，圖3則是一個更實際的版本。

　　在圖3中，數(shù)據(jù)流就不像圖2的那么直接簡單。從計算機來的數(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。接著處理器會把緩沖區(qū)中的資料讀出，并且寫到大量儲存裝置中—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，而且還可能因為軟件未經(jīng)過仔細最佳化，而大幅降低整體系統(tǒng)效能。在某些設計中，過于簡陋的軟件架構設計會嚴重癱瘓整個系統(tǒng)效能。因此，采用此一架構往往無法達到高速USB原先設計上所能提供的最佳使用者經(jīng)驗。

　　此外，若整合的功能越多，就無可避免地需要應用程序多任務化。對此，手機架構所需要克服的一項挑戰(zhàn)就是要能夠在設計架構上具備相當?shù)膹椥?，以容納新的使用模式。例如隨著3G+無線技術的演進，無線接口頻寬也呈指數(shù)型增加，讓使用者可以把3G+手機當成筆記型計算機的調制解調器，提供高速因特網(wǎng)聯(lián)機功能。這對終端用戶而言特別有用，讓他們隨時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作業(yè)才有用。舉例來說，當使用者拿手機當成隨身碟等大容量儲存裝置使用時，或正在下載媒體內容，它必須要維持原有接聽/撥打電話及上網(wǎng)的功能，否則使用起來就會相當不方便。以圖3中的手機架構來說，當USB在傳送數(shù)據(jù)時，基頻處理器就會忙于移動數(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，手機設計人員現(xiàn)在要面對改良既有手機架構的挑戰(zhàn)，以因應下一世代的使用模式需求。