最新微处理器产品与技术盘点 - 全文

　　谁说CES(消费电子展)只针对消费类产品?当然，可能大多数人都这么认为，但是CES上还是有许多推销产品的半导体和系统供应商。仔细盘点在今年CES上亮相的微处理器产品我们发现：Intel的Sandy Bridge架构已经无处不在，CES上展示的大多数系统也都面向消费类。AMD的Fusion和eBrazo的加速处理单元(APU)平台也在展示之列。此外，VIA Technologies展示了他们的多核VIA Nano X2。AMD和NVidia展示了显卡，NVidia还展示了采用Tegra 2的系统。Freescale推出了采用其i.MX系列处理器的移动方案。Sigma Designs则展出了他们的多媒体SoC。同样，NuFront的2GHz NuSmart 2816双核Arm处理器也出现在一些移动参考设计中。Bug Labs则展示了其基于TI OMAP处理器的Bug 2.0开发套件，模块化系统Bug 2.0 提供无线连接功能，并增加了用于显示模块的图形界面。下面，我们就将选取其中一部分产品，深入分析这些产品背后所采用的技术。

　　

 

　　Intel的嵌入式Sandy Bridge

　　Intel的Sandy Bridge架构(图1)现已无处不在。在CES展示的大多数系统都面向消费类，但是Intel的嵌入式新闻引发了诸多开发工程师的兴趣。

　　

 

　　Intel代号为Sandy Bridge的32nm第二代酷睿处理器，为嵌入式市场提供了诸多芯片，并提供七年的延长供货周期支持。2011年1月首批上市的Sandy Bridge处理器共有7款不同型号，虽然其在嵌入式应用中的使用可能各有不同，但它们的应用一般分为两部分，一部分是代号一般为Huron River的移动应用(图2)，一部分是代号一般为Sugar Bay的台式机应用(图3)。它们的TDP范围为35W至95W，提供ECC、内置图形和BGA封装等选择方案。

　　

 

　　所有的芯片都是多核方案，单核解决方案留给Intel Atom。大多数为超线程，且活动线程数翻倍。这些芯片支持高级矢量扩展(AVX)等Sandy Bridge所用的新技术。AVX技术最终将扩展到1,024位。

　　同样，这些芯片支持Intel的Turbo Boost技术。Turbo Boost技术可将内核功效发挥至极限，同时保持在系统指定的限制内。这些限制可能包括活动内核数、预计的电流消耗、预计功耗和芯片温度。

　　Intel的VPro技术也是其中之一。该技术整合了各种功能，不过嵌入式工程师最感兴趣的一个功能是远程管理支持。该功能已经应用于Xeon服务器类系统中，但是现在分布式嵌入式设备也可以采用这个功能了。远程诊断和固件更新等操作可以通过网络来进行。这与芯片上运行的操作系统和应用无关。

　　Intel清晰影像HD技术(Clear Video HD Technology)受某些平台上的图形适配器支持。该技术可提升视觉质量和色彩保真度。作为该显示技术的补充，Intel高速影像同步转文件技术(Quick Sync Video Technology)专为加快视频编码、解码和转码而设计。其速度是第一代芯片的两倍。该技术非常适合用于电话会议和数字安全监控应用。

　　

 

　　与PCI Express第二代接口一样，双通道1066/1333 MHz DDR3控制器是标准。台式机芯片有一个用于外部视频支持的x16端口。其它芯片有20个可以各种方式进行分区的通道。

　　具有可选ECC支持的移动处理器，可与Intel QM67 Express和Intel HM65 Express芯片组配合使用。其它处理器可与Intel Q67 Express和Intel B65 Express芯片组配合使用。这两类处理器具有类似的模拟VGA输出、数字HDMI、DVI、显示端口和SDVO视频输出。此外还包含高清音频、8个PCI Express x1通道和千兆以太网支持。提供14个高速USB 2.0端口，SATA端口被分成两个运行速度为6 Gbps的端口和四个运行速度为3 Gbps的端口。主要区别在于用于Intel Q67 Express和Intel B65 Express芯片组的4个PCI总线主控接口。

　　

 

　　针对嵌入式应用的APU

　　AMD的Fusion和eBrazo的(图4)加速处理单元(APU)平台，也在展示之列。多年来AMD一直深耕嵌入式领域。该公司现正瞄准采用新型40nm AMD G系列的Intel颇受欢迎的Atom处理器。代号为eBrazos的G系列(图4)具有一个或两个x86“Bobcat”内核(图5)以及可用于计算或图形的双SIMD引擎。这些引擎是片上GPU的核心，支持DX11图形和3D处理，包括一个可处理H.264、VC1和DivX/Xivd的统一视频解码器。它们可采用OpenCL和OpenGL进行编程。AMD将G系列芯片称为APU(加速处理单元)，目前提供单核和双核9W和18W TDP版本。Bobcat内核可通过时钟、电源门控和低功率系统状态实现1W以下的操作。

　　

 

　　每一个64位内核都有一个32KB的指令和数据缓存。每个L2内核缓存都是512KB。它将乱序执行技术与双指令解码器和高级分支预测器配合使用。它们支持AMD的AMD-V虚拟化技术。

　　

 

　　413焊球BGA芯片(图6)尺寸仅361 mm2(19mm×19mm)。该芯片具有64位1066 MHz DDR3接口，支持双DDR3 DIMM。图形处理器可处理双接口(可处理HDMI、DVI或Display Port)。它还支持单连接LVDS显示，可进行1,080p的播放和处理高达2,560×1,600的分辨率。

　　

 

　　Hudson Fusion集线器控制器采用605焊球23mm×23mm BGA封装。该控制器增加了一个4 x1或1×4x PCI Express接口。它支持6个SATA端口、CIR、LPC、SPI、14个USB 2.0端口和高清音频。此外还具有102个GPIO。A55E版本具有千兆以太网端口、RAID 0/1/5/10支持和一个33MHz PCI接口。该芯片通过AMD的媒体接口与APU相连。芯片功耗为2.7W至4.7W。

　　AMD正在着手为嵌入式开发工程师提供各种支持选择方案和参考设计。虽然我的系统没有风扇，但我可以根据其Mini-ITX板(图7)检验系统。AMD DB-FT1开发板是数字标牌、机顶盒和瘦客户机的理想选择。它可以通过具有PCI和千兆以太网支持的AMD A55E控制器提供。我使用的测试系统为Windows 7，具有DVI和VGA视频输出。总之，系统连接至HDTV后性能极高。它可以将我的MythTV服务器的1080p数据转换成数据流。由于没有风扇，因此绝对安静。

　　

 

　　APU上整合PCI Express将支持芯片在无需集线器控制器的情况下使用。由于集线器控制器一般提供PC形式的接口，因此这种整合是诸多嵌入式应用的关键。虽然AMD的PCI Express接口更加灵活，但是这可将其与Intel E6xx处理器看齐。

　　面向平板电脑的2GHz双核Cortex-A9处理器

　　NuFront的2GHz NuSmart 2816双核Arm处理器也出现在一些移动参考设计中。

　　Nufront的40nm NuSmart 2816(图8)基于Arm最新的Cortex-A9 MPCore。双核NuSmart 2816的运行频率为2GHz，目标瞄准超薄笔记本、上网本以及平板电脑。设计工程师利用多层混合互连技术和细粒度时钟门控来降低功率要求。该芯片在1.6 GHz下运行时功耗不到2W。

　　

 

　　该芯片还整合了多核2D/3D图形处理器和1080p多格式视频引擎。该引擎可处理H.264、H.263、MPEG-2/4和RMVB等各种格式，支持Arm的NEON架构，可提供800M pixel/s的像素填充速度和45M triangles/s的三角形生成速度。

　　64位内存控制器可处理DDR2和DDR3-10666内存。NuSmart 2816具有各种外设，包括1 Gb以太网、SATA 2、SPI、I2C和四个USB 2.0端口。I2S支持SPDIF。SD/MMC/SDIO端口可处理SD 2.0、SDIO 1.1和MMC 4.2设备。NuSmart采用23mm×23mm倒焊芯片BGA封装。

　　采用Bug模块进行构建

　　Buglabs提供好用的模块化原型系统。Buglabs已通过Bug 2.0改进了其最初的BUGbase模块化系统(图9)。基本系统价格为499美元，尺寸为5.1英寸×2.55英寸×0.765英寸，采用TI的600 MHz OMAP3530处理器。该ARM Cortex A-8处理器可通过双MicroSD卡访问高达64GB的闪存。30引脚BUGstinger连接器具有一个USB主机端口、以太网和一个串行端口复制器。

　　

 

　　各种Bug模块(图10)均提供从无线连接到显示接口等所有功能。基本系统具有三个常规模块接口和一个可处理BUGview或BUGvideo模块的显示接口。视频插槽可处理24位720p数据。BUGmodule接口连接器提供I2C、I2S、SPI、UART和JTAG/ICE支持。BUG Stinger(图11)可提供对以太网和USB端口的访问。

　　

 

　　内置无线支持。802.11b/g WiFi接口支持网格、AP、ad-hoc和受控模式。还提供采用EDR无线技术的Bluetooth 2.0支持。可增加手机3G模块。这样就可以非常方便地构建无线移动多媒体设备。由3.7V、1500 mAh的锂离子充电电池供电。

　　

 

　　Buglabs的技术针对原型设计和业余爱好者，适合用于部署小批量应用。后者非常适合设计工程师能够提供其自身定制模块或软件的情况。

　　各种部署环境和工具都可与Bug 2.0配合使用。该系统附带Linux和OpenJDK JVM。可提供各种应用，包括web服务器和用于安装和管理应用的基于web的接口。BUG社区网站提供开源Eclipse IDE和开发资源。