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寬指令字內(nèi)組合多個獨立運算到運算位置中。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格式指令有兩個運算位置。

　　HiFi2音頻引擎所增加的附加硬件包括兩個MAC單元。每個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，所以每個時鐘周期可以產(chǎn)生一個新結(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)的兩個專門寄存器列。其中1個寄存器列由8個48位寄存器(每個寄存器保持兩個24位值)，另一個寄存器列由4個56位寄存器(保持兩個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)中實現(xiàn)數(shù)字音頻編譯碼器所需的低時鐘率相接合產(chǎn)生一個音頻處理器，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

　　在運行AAC-LC編碼器時，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；降低了運行數(shù)字音頻編譯器所需的功率(因為降低了要求和具有更擴(kuò)展的時鐘選通)；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)品提供一個有效的、低功率、高性能平臺。這樣的平臺可運行多個音頻編譯碼器，同時，如果需要也可以執(zhí)行一般DSP不能實現(xiàn)的控制任務(wù)。(冰)