Презентация по теме: "Система на кристалле, процессоры для мобильных и мультимедийных приложений"

• 1 слайд

  Система на кристалле, процессоры для мобильных и мультимедийных приложений.
  Подготовила учитель химии
  Паршукова Элла Викторовна
  

• 2 слайд

  Что такое процессор?
  Несмотря на то, что процессор сверхтехнологичное и высокопроизводительное устройство , это - в конечном счете очень быстрый калькулятор. Он выбирает данные из памяти, и затем выполняет некоторую арифметику (сложение, умножение), или логичный (и, или, не). Чем более сложный ЦП, тем больше данных он может обработать, тем быстрее Ваш компьютер. Сам ЦП не персональный компьютер, необходима системная плата - целая платформа других кремниевых микросхем. Должна быть память, чтобы содержать данные, аудио микросхема, чтобы декодировать и усилить сигнал Вашей музыки, графический процессор, чтобы нарисовать изображения на Вашем мониторе, и сотни меньших компонентов.
  

• 3 слайд

• 4 слайд

• 5 слайд

  Что такое система на кристалле?
  SoC, или система на кристалле, содержит почти все вышеупомянутые компоненты в единственной кремниевой микросхеме. Наряду с ЦП, SoC обычно содержит GPU (графический процессор), память, контроллер USB, схемы управления электропитанием, и беспроводные модули (WiFi, 3G, LTE 4G, и так далее). Принимая во внимание, что ЦП не может функционировать без десятков других микросхем, тут же можно собрать полный компьютер на одной-единственной SoC.
  

• 6 слайд

  Различие между SoC и ЦП
  Преимущество номер один SoC - свой размер: SoC является немного более крупным объектом, чем ЦП, и все же он содержит намного больше функциональности. Если Вы используете ЦП, очень трудно сделать компьютер, тоньше, чем 10 см (4 дюйма), в кубе, просто из-за числа отдельных микросхем, которые Вы должны втиснуть. Используя SoCs, мы можем поместить целые компьютеры в смартфоны и планшеты, и все еще иметь много пространства для батарей. Вследствие очень высокого уровня интеграции и намного более коротких проводников между логическими элементами, SoC также использует значительно меньше питания, и снова, это - большой плюс, когда дело доходит до мобильных вычислений. Сокращение числа физических микросхем означает, что можно значительно дешевле собрать ПК с использованием SoC.
  

• 7 слайд

  Стандартная системная плата PC по сравнению с печатными платами планшетного компьюетра iPad 3. Единственный реальный недостаток SoC - полное отсутствие гибкости. В ваш компьютер вы можете вставить новый процессор, видеокарту, оперативную и энергонезависимую память в любое время. И вы не можете сделать того же самого для своего смартфона.
  

• 8 слайд

  ЦП находятся на выходе
  В конечном счете, SoCs - следующий шаг после ЦП. В конечном счете, SoCs почти полностью используют технологии ЦП. Мы уже видим это с AMD и Ivy Bridge Intel, которые содержат внутри процессора контроллер памяти, PCI Express и графический процессор. Всегда будет рынок для ЦП общего назначения, особенно где критичными являются такие параметры - как место, объем и энергопотребление. Никуда не денутся и суперкомпьюетры. Мобильные и похожие устройства - будущее компьютеров, как и SoCs.
  

• 9 слайд

  Мультимедийные системы пк
  Обязательными составными частями минимального комплекта системы мультимедиа помимо ПК являются дисководы CD-ROM, или DVD звуковая карта и стереофоническая система (см. ниже также “стандарты MPC “ ). В последние годы технология мультимедиа нашла широкое применение в разработке Web -страниц и различных Web -приложений.
  

• 10 слайд

  Разновидности мультимедиа:
  Гипермедиа [hipermedia, H-media - Расширение понятия гипертекст на мультимедийные (в том числе аудио, трехмерные графические, анимационные и др.) виды организации структур записей данных.
  Интерактивная мультимедиа [interactive (multi)media ] - Мультимедийная система, обеспечивающая возможность произвольного управления видеоизображением и звуком в режиме диалога .
  Live video –
  “ Реальное / живое видео” - Характеристика системы мультимедиа с точки зрения ее способности работать в реальном времени. Примерами могут служить разработки IBM:Linkway Live и StoryBoard Live.
  

• 11 слайд

  Основные технические средства и решения в области построения мультимедийных систем:
  Мультимедиа-процессор [multimedia processor] - процессор, поддерживающий режимы мультимедиа. К этому классу процессоров относятся, в частности, разработки, выполняемые по программе MMX. Предполагается, что мультимедийные процессоры смогут повысить качество воспроизведения динамичной графики и видео при существенном сокращении схемных элементов ПЭВМ, в том числе - микросхем и плат расширения.
  

• 12 слайд

• 13 слайд

  Мультимедийная ПЭВМ , мультимедийный ПК
  [MPC - Multimedia Personal Computer ] - 1. ПЭВМ, соответствующая требованиям стандартов MPC (см. выше). 2. Торговая марка сертификата соответствия требованиям стандартов MPC. Продается по лицензии MPC Marketing Council и может ставиться на изделия трех видов: ПЭВМ, устройства для их расширения и пакеты прикладных программ
  

• 14 слайд

  AMCA (Apple Media Control Architecture) - 1. Архитектура систем управления носителями информации мультимедийных ПЭВМ фирмы Apple ; 2. Стандарт для систем мультимедиа, создаваемых на базе ПЭВМ Macintosh.
  Multimedia control panel - Панель, отображаемая на экране ЭВМ и предназначенная для управления средствами мультимедиа (в т.ч. музыкальными инструментами и другими периферийными устройствами), а также для навигации в мультимедийных приложениях Multimedia applications - “ Мультимедийные приложения” - Вспомогательные средства, обеспечивающие реализацию систем мультимедиа .
  CDTV (Commodore Dynamic Total Vision ) - Одна из первых реализаций системы мультимедиа, выпущенная фирмой Commodore на основе ПК Amiga 500. Используется совместно с аудио стереосистемой и телевизором для воспроизведения текстов, видео изображений и звука.
  

• 15 слайд

  MMX (MultiMedia eXtension)
  “ Расширение мультимедиа ”. Технология для домашних ПЭВМ на базе процессора Pentium , опубликованная в марте 1996 г. фирмой Intel , которая предполагает интегрирование средств поддержки режимов мультимедиа в архитектуру процессоров Intel. В соответствии с указанной технологией 57 ранее зарезервированных в микропроцессоре Pentium инструкций (opcodes) стали доступны программистам. Эти команды позволяют существенно ускорить выполнение некоторых циклов в мультимедийных и коммуникационных программах. Инструкции MMX работают на основе использования пакетного метода обработки данных SIMD (Single Instruction Multiple Data ) - “одна инструкция - множество данных”, повышающего производительность ЭВМ в 1,5 - 4 раза в зависимости от характера приложений.
  

• 16 слайд

  MMX (MultiMedia eXtension)
  Первым процессором Pentium, поддерживающим технологию MMX, стал микропроцессор P55C (166 и 200 МГц) с расширенными мультимедийными возможностями, на базе Pentium Pro создан также микропроцессор Pentium II (233, 266, 300, 333, 350 и 400 МГц), содержащий дополнительные схемы MMX . Данная технология поддержана рядом крупных фирм, в т.ч. - IBM, Microsoft, Macromedia и Creative . С 1997 г. фирма Intel переходит исключительно к выпуску MMX-совместимых микропроцессоров (это относится также к Pentium Pro).
  

• 17 слайд

  VSA (Virtual System Architecture)
  “ Архитектура виртуальной системы”, разработанная фирмой Cyrix для современных мультимедийных ПК. Представляет собой программно-аппаратный комплекс, который реализует свои основные функции (центральный процессор, графический контроллер, схемы управления шиной PCI , математический сопроцессор, кэш-память, подсистемы обработки видео и звука, графические акселератары и др.) с использованием микропрограммных средств в одном небольшом модуле (изделие MediaGX ) без привлечения дополнительных микросхем.
  Система MediaGX включет в свой состав три основных компонента (XpressRAM, XpressGRAPHICS и XpressAUDIO) и конструктивно состоит из двух микросхем: основного процессорного модуля и интерфейса Cx5510. Выпускаются модели этого изделия с тактовой частотой 120 и 133 Мгц. Представители Cyrix утверждают, что новый процессор полностью совместим с большинством популярных операционных систем, включая все разновидности Windows
  

• 18 слайд

  Новые концепции
  для мультимедийных приложений
  
  Многие из описанных приложений требуют новых концепций. В прошлом данные системы разрабатывались на основе 16- или 32- битных микроконтроллеров и дискретных компонентов. После перехода к мультимедиа в промышленности разработчики столкнулись с новыми проблемами. К ним относится и возможность коммуникации процессоров с высокой степенью интеграции. Для этого разработчики должны владеть навыками дизайна быстрых интерфейсов памяти, таких как SDRAM, DDR1 или DDR2
  
  

• 19 слайд

• 20 слайд

  Новые концепции
  для мультимедийных приложений
  В систему должны быть интегрированы интерфейсы камеры, сенсорных и жидкокристаллических дисплеев (ЖКД), а также распространенных в компьютерной индустрии интерфейсов: высокоскоростного USB 2.0, карт памяти SD, а также интерфейс Gigabit-Ethernet. Важна поддержка аудио- и видеофункций. Это может быть осуществлено с помощью высокоскоростных процессоров или СМП с соответствующими программными кодеками. Однако данные решения лишь в малой степени отвечают современным требованиям относительно невысокого потребления энергии. Лучшим решением являются более производительные процессоры, в которых в микрочип встроен специальный аппаратный ускоритель.
  

• 21 слайд

  По этой причине компания Renesas разработала специальное семейство 32-битных
  RISC-процессоров SH772x с низким потреблением энергии для мультимедийных приложений.
  В данном случае речь идет о решениях в виде систем на одном кристалле с высокой степенью интеграции для обработки аудио и видеосигналов и восприятия речи, а также для графического ускорения для требовательных ГИП. Кроме SH7721, к этому семейству относятся процессоры SH7722 и SH7723 с интегрированными мультимедийными интерфейсами Video In/Out, 5-мегапиксельной камеры, аудиопроцессора, видеопроцессора MPEG-4/H.264, контроллера ЖКД, графического ускорителя 2D и контроллера карт памяти SD.
  

• 22 слайд

  Новые концепции
  для мультимедийных приложений
  В ближайшее время появится процессор SH7724, который объединит в себе мультимедийные возможности с поддержкой Ethernet. Данные масштабируемые продукты гарантируют низкое потребление энергии за счет специальной технологии процессоров и последовательного внедрения «распределенной обработки данных» на ровне микрочипа. Компоненты хоть и обладают высокопроизводительным суперскалярным процессорным ядром, но функции мультимедиа обрабатываются частично независимыми периферийными модулями, которые соединены с ядром, согласно модели быстрых шин.
  

• 23 слайд

  Возможности этих дополнительных периферийных модулей охватывают широкий спектр: от простых функций ускорения до полноценной обработки видеосигналов (Video Processing Unit, VPU) для функций кодирования и декодирования MPEG-4/H.264.
  Коммуникация между отдельными блоками IP Сейчас как для промышленной электроники, так и для бытовой существует тенденция оснащения ее полноценными графическими интерфейсами с поддержкой аудио- и видеосигналов. За счет повышения требований к безопасности видеокамеры начинают применять в тех областях, где до настоящего времени это было невозможно. Для встраивания подобных систем с допустимыми затратами времени и средств необходимы оптимизированные решения — процессоры и пакеты программного обеспечения.
  

• 24 слайд

  Для быстрой и эффективной разработки систем с малым энергопотреблением необходимы процессоры с высокой степенью интеграции в соответствии с новыми концепциями низкого потребления энергии и подготовкой полных аппаратных и программных решений.
  Это может быть реализовано, например, при тесном сотрудничестве с компаниями Renesas и emtrion, партнером Renesas в области системных решений на основе процессоров SuperH. На основе семейства мультимедийных процессоров SH772x предлагаются как полноценные исходные системы и оптимизированные модули, так и полные программные решения для комплексных мультимедийных применений.
  

• 25 слайд