多媒体配件的杀手——媒体处理器 阿明 1998年 第16期 33版 　　现在，计算机的处理能力越来越强，功能也越来越多，从最普通的音乐CD、VCD软解压到三维图形加速、DVD（Digital Versatile Disk，数字多功能光盘）播放、上网漫游、视频会议……。各大厂商也争先恐后地推出了种类繁多的多媒体配件:声卡、解压卡、三维图形加速显示卡、调制解调器（MODEM）等等。然而由于IT市场变幻莫测，可能使一种产品过早地被市场淘汰，而多媒体配件就更是如此了。这一切都使ASIC（专用集成电路）和用途单一的功能卡承担了极大的风险，而生产厂家对此也无可奈何，谁叫他们是吃这碗饭的呢?不过这种情况可能会因为一类新的芯片的诞生而完全改观，你可以用一块芯片替代多种多媒体配件，同时进行多种多媒体操作（如二维三维图形加速、MPEG－1或MPEG－2解码输出等），这种芯片的名字就叫做——媒体处理器（Media Processor）。 #1　　一、什么是媒体处理器？ 　　在切入正题前，我们要了解： 　　1.媒体处理器不是我们通常所说的微处理器如Pentium等，虽然它的内核基于DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器），但它在分类上并不属于DSP，也不是ASIC，它是专门用来处理多媒体数据的新型处理器; 　　2.媒体处理器并不能取代现有的通用处理器，它只是现有通用处理器的强有力的支持芯片，二者的功能是相互补充的。 　　媒体处理器可定义为：一种专门用于同时加速处理多个多媒体数据的可编程处理器，在媒体处理器中执行特定多媒体功能的软件称为媒体件（Mediaware）。由媒体处理器和媒体件共同处理包括图形、视频、音频及通信在内的各种多媒体数据类型。因此，可用媒体处理器子系统替代多个子系统，完成下列多媒体任务（以MPACT为例）: 　　·VGA、Windows GUI及视频加速（2D图形）。 　　·三维图形着色，包括Windows95应用程序接口、Z缓存、双缓存的动态显示，实体模型、透视矫正、纹理映射等，支持点、线、三角形等图形元素。 　　·MPEG－1和MPEG－2译码与MPEG－1编码，可实现全屏30帧/秒的MPEG－1/MPEG－2解码，实现VCD/DVD的播放。 　　·先进的音频功能，可处理MPEG音频、Dolby AC3音频、波表合成、三维环绕声效果、通用MIDI（GM）、FM合成，与声霸卡兼容。 　　·传真/调制解调器（Fax/Modem），支持V.34（33.6Kbps）数据传输、V.17一二级传真、V.80在异步接口上的同步数据传输、V.14异步同步转换等各种协议和RS－232接口。 　　·电话（Telephone），可实现免提式电话、呼叫识别、自动应答、语音信箱等功能。 　　·视频会议（Videophone），支持H.323（ISDN，综合服务数字网）、H.232（LAN，局域网）、H.324（POTS，普通电话系统）。 #1　　二、媒体处理器的特点 　　为了确保MOPS（Million Operations Per Second，每秒百万次整数运算）运算能力，媒体处理器采用了类似超级计算机的结构，如宽带宽、SIMD（Single－Instruction/MultipleData单指令 /多数据）、VLIW（Very Long Instruction Word，超长指令字）操作及向量处理，另外，媒体处理器还包括几种专用的指令，如:离散余弦变换、位块转换、自适应滤波等。与其他多媒体配件的最大不同之处在于，媒体处理器具有灵活的软件驱动程序，能适应多种应用。正是媒体处理器的这种可编程性使它具备了很多的特点: 　　1.由于媒体处理器可用单个可编程器件替代多个分立器件，因而减少了元器件的数量及电路板面积，提高了系统的可靠性，降低了成本。 　　2.即使硬件产品标准更改或出现新的的标准，也可用软件来对媒体处理器升级或实现新功能，使产品的寿命大大延长。 　　3.对生产厂家而言，只需简单地更换软件（媒体件），就可用单一的硬件来满足不同市场的需要，大大提高了生产的灵活性，降低了生产厂家的风险。 　　4.在完成性能要求很高的操作（如图形处理，三维加速）时，也可选择使用一些专用的逻辑芯片，用于加强媒体处理器内核的功能。 #1　　三、媒体处理器的典型代表——MPACT 　　正如一提起CPU就会想到INTEL一样，说到媒体处理器就不能不提美国加州的Chromatic Research公司设计的MPACT媒体处理器（该公司像原先的Cyrix一样，并不具备芯片的生产能力）。MPACT媒体处理器集成了150万只晶体管，与486 CPU的复杂程度相当，采用0.35微米、三层金属CMOS（互补金属氧化物半导体）工艺制造，240针PQFP（四方扁平塑料封装）封装。内部工作时钟为62.5MHz，工作电压3.3V。它可提供3000至3600 MPOS的持续整数运算能力，每秒9Gb的片上带宽。由于媒体处理器需要同时处理多种多媒体数据，对带宽的要求很高，所以MPACT的数据通道达到了前所未有的792位！采用了数据传输率大于600MB/S的Rambus DRAM，以提供充足的数据吞吐率来满足同时加速各种多媒体数据的要求。 　　由于MPACT媒体处理器的特殊性，相关软件的设计也就显得相当重要了。MPACT系统软件主要由驻留在Windows95中的MPACT资源管理程序（Mpact Resource Manager，MRM）和驻留在媒体处理器中的MPACT实时内核（Mpact Real－time kernel，MRK）组成，由它们共同处理实时任务调度、动态任务和资源管理。其中，MRM负责在主机与MPACT处理器之间协调负载共享，在应用软件调用DirectX API时，MRM能动态地确定将此项工作是交给MPACT还是交给主机处理，或由二者共同承担。如果微处理器支持MMX，它还能为MPACT媒体处理器提供更多的负载共享选项。在软件兼容性上，MPACT媒体件通过支持Windows 95的DirectX API，如DirectDraw、DirectSound、Direct 3D及DirectVideo来加速处理PC多媒体的需要。只要遵循Windows 95 API协议，软件开发商就能利用MPACT多媒体的全部功能，更充分地发挥MMX CPU能力。在使用MPACT的多媒体个人电脑中，在MRK的管理之下，多媒体任务所需的实时功能可转移到MPACT媒体处理器上，从而克服了Windows操作系统很难同时支持多媒体功能的缺陷。 32　　四、媒体处理器的发展情况 　　由于媒体处理器的种种优势，使得许多厂家争相开发媒体处理器。 　　·韩国LG公司早已在1996年就发表了以开拓多媒体处理器为中心的非存储器业务战略，它与Chromatic Research联合开发了MPACT芯片，正式名称叫MPACT TM/3000媒体处理器。LG将在清州工厂的两条生产线上投产，月产量为50万片，主要供应台式机和笔记本电脑生产商.LG还将进一步开发高性能的MPACT 2产品，争取在下一代多媒体技术方面占有领先地位。 　　·Philips Semiconductors利用VLIW技术，成功开发了一套专门为多媒体应用而设计的全新解决方案——Trimedia处理器，Trimedia可在100MHz下进行每秒4千兆次的操作，能发挥惊人的多媒体处理性能，包括效果极佳的DVD播放，高保真的多声道音响效果，视频会议等。 　　·美国的Toshiba America Electronic Components（TAEC公司，是Chromatic的主要合作伙伴）已经开发出MPACT 2多媒体处理器。作为第二代的多媒体处理器件，MPACT 2（编号为TC80310SB）能达到7200MOPS的处理速度，比MPACT性能更强，可处理MPEG－1/MPEG－2视频、高级波表、二维三维图形加速及视频会议。Chromatic公司开发的能识别它的媒体件使之具有多媒体功能，并且可随软件的升级和新软件的开发而不断扩展。MPACT 2已于1997年10月投产，并已用在部分产品上（如丽台S800显示卡）。 　　正因为媒体处理器的种种优势和强大的功能，所以有人预言:在未来25年内，媒体处理器对多媒体技术产生的重大意义，犹如25年前出现的微处理器对个人电脑举足轻重的意义一样重大。MPACT媒体处理器已经成为下一代低于1000美元的家庭高性能个人电脑的最佳解决方案，相信不久的将来，MPACT处理器将以其极大的竞争优势大量进入市场，占领各种多媒体配件的市场，“适者生存”，这也是IT市场的永恒真理。