數(shù)字音頻的低功率處理(06-100)

　　特別地，HiFi音頻引擎具有稱之為FLIX(靈活長度指令擴(kuò)展)的特性，此特性允許處理器用已有的16位和24位Xtensa指令混合定制的寬指令。每條FLIX格式指令可以在每個(gè)寬指令字內(nèi)組合多個(gè)獨(dú)立運(yùn)算到運(yùn)算位置中。XtensaLX處理器的擴(kuò)展部分Xtensa HiFi2音頻引擎包括300多條音頻專用DSP指令，包括24位MAC(乘/累加)和流編碼指令，這極大地降低了實(shí)現(xiàn)最復(fù)雜音頻編譯碼器所需的處理周期數(shù)。

　　某些新的音頻專用指令是24位指令，某些是FLIX格式指令。HiFi音頻引擎中的FLIX格式指令有兩個(gè)運(yùn)算位置。

　　HiFi2音頻引擎所增加的附加硬件包括兩個(gè)MAC單元。每個(gè)MAC單元可以執(zhí)行24×24位和32×16位乘法而且它們都是流水線式的，所以每個(gè)時(shí)鐘周期可以產(chǎn)生一個(gè)新結(jié)果。所增加的硬件也包括Huffman編碼器和譯碼器、位流處理器和處理24位音頻數(shù)據(jù)的兩個(gè)專門寄存器列。其中1個(gè)寄存器列由8個(gè)48位寄存器(每個(gè)寄存器保持兩個(gè)24位值)，另一個(gè)寄存器列由4個(gè)56位寄存器(保持兩個(gè)MAC單元產(chǎn)生的擴(kuò)展精度結(jié)果)組成。

　　性能結(jié)果

　　端接到Xtensa HiFi 2音頻引擎結(jié)構(gòu)的數(shù)字音頻編譯碼器的性能結(jié)果表明，用很窄處理器帶寬的設(shè)計(jì)支持高質(zhì)量的編譯碼器。例如，MP3譯碼器播放從48KHz/128Kbit/s 立體聲格式存儲(chǔ)的音樂僅需要13~15MHz處理器帶寬。MP3編碼器在類似的位率僅需要38~40MHz處理器帶寬。對(duì)于AAC-LC編碼器/譯碼器WMA譯碼器可達(dá)到類似的帶寬。

　　Xtensa LX處理器采用擴(kuò)展的時(shí)鐘選通來降低功耗。這種特性與在Xtensa HiFi 2音頻引擎結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻編譯碼器所需的低時(shí)鐘率相接合產(chǎn)生一個(gè)音頻處理器，此音頻處理器具有良好的功率效率。帶Xtensa HiFi 2 音頻引擎擴(kuò)展的Xtensa LX處理器消耗91mmW/MHz。

　　功率性能

　　在運(yùn)行AAC-LC編碼器時(shí)，HiFi 2音頻引擎可以工作在38MHz，功耗為3.5mW。

　　Xtensa HiFi 2音頻引擎結(jié)構(gòu)在如下三方面得到改進(jìn)：降低了實(shí)現(xiàn)先進(jìn)數(shù)字音頻編譯碼器所需的處理器帶寬；降低了運(yùn)行數(shù)字音頻編譯器所需的功率(因?yàn)榻档土艘蠛途哂懈鼣U(kuò)展的時(shí)鐘選通)；結(jié)構(gòu)所需門電路較少。

　　結(jié)語

　　增加音頻專用指令，使可配置處理器芯核(如Xtensa LX處理器芯核)可以為創(chuàng)建數(shù)字音頻產(chǎn)品提供一個(gè)有效的、低功率、高性能平臺(tái)。這樣的平臺(tái)可運(yùn)行多個(gè)音頻編譯碼器，同時(shí)，如果需要也可以執(zhí)行一般DSP不能實(shí)現(xiàn)的控制任務(wù)。(冰)