11.02.2010 [12:00], Александр Будик

В рамках конференции International Solid State Circuits Conference (ISSCC), проходящей с 7 по 11 февраля в Сан-Франциско, были представлены несколько высокопроизводительных медиа-процессоров. Свои достижения в этой области показали компании Toshiba, Renesas Technology, Intel. Также с докладами выступили ученые из передовых университетов.

Все новые чипы отличаются гетерогенной структурой (используют наборы ядер разных типов) и предназначены для работы с мультимедийными приложениями. Чип Toshiba ориентирован на использование в мобильных устройствах. Процессор Renesas найдет применение в цифровых телевизорах. Intel представила целый ряд процессоров с реконфигурируемой и многоядерной архитектурой, которые предназначены для выполнения таких задач, как распознавание лиц и объектов.

При разработке новых процессоров особое внимание было уделено оптимизации их дизайна, для того чтобы улучшить показатель "производительность на ватт” и при этом добиться уменьшения габаритов полупроводникового кристалла.

Представленное на конференции решение Toshiba представляет собой многослойный "бутерброд”. Его основой является медиа-процессор, который заключен в корпус между Mobile DDR-памятью и микросхемой DRAM. Для размещения всех этих элементов в одной упаковке была использована новая технология корпусировки. Мультимедийный чип выполнен на базе передового 40-нм техпроцесса, а его габариты составляют всего 6 х 6,2 мм. На одном кристалле разместились 14 ядер, включая ARM Cortex A9 MPCore, блоки обработки видео, 3D-графики, звука. Сверху логического слоя смонтирована память Mobile DDR, а с обратной стороны прикреплена DRAM-микросхема с пропускной способностью 10,6 Гб/с.

Среди ключевых достоинств своей новинки производитель отмечает малое энергопотребление. При декодировании видео с помощью кодека H.264 при скорости 30 к/с потребляемая мощность составляет около 222 мВт. Воспроизведение VGA-видео со скоростью 15 к/с требует мощности 71 мВт. В режиме сна потребляемая мощность снижается до 1,7 мВт.

Компания Renesas представила ядро обработки изображений MX-2, которое является основой 45-нм медиа-процессора для цифровых телевизоров. Этот чип отличается исключительной экономичностью и характеризуется энергоэффективностью 37,3 млрд операций на ватт. Процессор, разработанный совместно с компанией Hitachi, использует ядра трех типов – ядро SH4A, работающее на тактовой частоте 648 МГц, два ядра MX-2 и четыре реконфигурируемых процессорных элемента.

В своем докладе Intel представила 32-нм реконфигурируемый чип с архитектурой, оптимизированной для параллельных вычислений. Этот медиа-процессор отличается малой потребляемой мощностью и компактными габаритами. Он состоит из двух массивов процессорных элементов. Первый из них включает узлы, каждый из которых состоит из четырех трехвходовых таблиц и трех четырехразрядных сумматоров, оптимизированных для четырехразрядных операций умножения. Второй массив включает 16 32-разрядных регистровых файлов. Пиковая энергоэффективность этого процессора достигает 2,6 триллионов операций в секунду на ватт при напряжении питания 340 мВ. Отдельные элементы чипа могут работать на тактовой частоте вплоть до 6,7 ГГц.

Также на конференции выступили исследователи из разных университетов с докладами о перспективах применения медиа-процессоров. Ключевой идеей всех выступлений было показать, что сфера использования медиа-чипов отнюдь не ограничивается декодированием HD-видео и рисованием 3D-полигонов. Цю-Дер Чуань (Tzu-Der Chuang) из Национального университета Тайваня описал прототип чипа, который умеет декодировать и масштабировать видео до разных разрешений, с разным битрейтом и соответственно типу конкретного дисплея. Он поддерживает MVC- и SVC-кодирование, декодирование с помощью кодека H.264, а также работу с видео с разрешением вплоть до 4096 х 216 пикселей. Одним из лучших был признан доклад о процессоре с габаритами 2,92 х 2,92 мм, который декодирует видео с помощью кодека H.264 при потребляемой мощности 59 мВт. Исследователь их Корейского института передовой технологии представил процессор для распознавания объектов, обрабатывающий видео со скоростью 30 к/с при потребляемой мощности всего 345 мВт. Устройство включает 51 блок и выполнено в виде двухслойного кремниевого кристалла.