Neue Blackfin-Prozessoren ermöglichen vernetzte Media-Applikationen Schwarze Flosse mit Biss

Die Blackfin-Familie ist eine neue Generation von Embedded-Prozessoren, die speziell auf die rechenintensiven Anforderungen und die erforderliche niedrige Leistungsaufnahme moderner Embedded-Audio-, Embedded-Video- und Kommunikations-Applikationen zugeschnitten ist. Die neuesten Familienmitglieder arbeiten jetzt mit Taktfrequenzen in der 750-MHz-Leistungsklasse und umfassen sowohl Single- als auch Dual-Core-Implementierungen.

Neue Blackfin-Prozessoren ermöglichen vernetzte Media-Applikationen

Die Blackfin-Familie ist eine neue Generation von Embedded-Prozessoren, die speziell auf die rechenintensiven Anforderungen und die erforderliche niedrige Leistungsaufnahme moderner Embedded-Audio-, Embedded-Video- und Kommunikations-Applikationen zugeschnitten ist. Die neuesten Familienmitglieder arbeiten jetzt mit Taktfrequenzen in der 750-MHz-Leistungsklasse und umfassen sowohl Single- als auch Dual-Core-Implementierungen.

Die Blackfin-Prozessoren von Analog Devices basieren auf der gemeinsam mit Intel entwickelten „Micro Signal Architecture (MSA)“ und verbinden die Eigenschaften eines Hochleistungs-DSP mit der Programmierbarkeit und Effizienz eines RISC-Prozessors in einem Rechenkern. Der Befehlssatz des Blackfin umfasst sowohl 32-bit-Instruktionen für die typischen DSP- und speziellen Video- und Media-Funktionen als auch 16-bit-Befehle für die speichereffiziente Bearbeitung von Steuerungsaufgaben. Das dynamische Power-Management der Blackfin-Prozessorfamilie ermöglicht es dem Entwickler, sowohl die Taktfrequenz als auch die Versorgungsspannung der Applikation anzupassen und damit die Leistungsaufnahme in der Applikationen zu optimieren.

Neue Single- und Dual-Core-Bausteine

Die neuen Familienmitglieder in Single- und Dual-Core-Ausführung lassen sich mit einer Taktfrequenz bis zu 756 MHz betreiben und eignen sich besonders für Media-Applikationen oder Anwendungen im automobilen und industriellen Bereich.

Da alle Blackfin-Prozessoren untereinander Code-kompatibel sind, ist es für den Anwender leicht, Software-Module auf die unterschiedlichen Derivate zu portieren. Bei der Entwicklungsumgebung kann man im Moment entweder auf „VisualDSP++“ von Analog Devices oder die „MULTI IDE“-Tool-Suite von Green Hills zurückgreifen.

Der Blackfin-Core besteht aus zwei MAC-Einheiten (Multiply/Accumulate), zwei 40-bit-ALUs, vier 8-bit-Video-ALUs und einem „Barrel-Shifter“. Diese Recheneinheiten verarbeiten 8-, 16- oder 32-bit-Daten direkt aus dem Registersatz. Die Schnittstellen und die Speicherkonfigurationen der einzelnen Familienmitglieder sind in der Tabelle aufgelistet.

Doppelte Rechenleistung aus zwei Cores
Der neueste Baustein der Familie ist der ADSP-BF561. Bei ihm sind zwei identische Blackfin-Cores auf einem Chip integriert. Der neue Baustein ermöglicht symmetrisches Multi-Processing (SMP) und zeichnet sich aus durch einen Takt bis zu 756 MHz und eine Rechenleistung von insgesamt 3024 MMAC/s (Million Multiply/Accumulate Operations per second). Die Cores verfügen jeweils über ihren eigenen Speicher für Befehle und Daten (L1-Speicher) sowie einen gemeinsamen L2-Speicher, auf den beide zugreifen können. Die auf dem Chip integrierten Schnittstellen lassen sich von beiden Cores ansprechen. Der Dual-Core-Blackfin ermöglicht den einfachen Aufbau flexibler und skalierbarer Systeme. So kann man zum Beispiel in einem der beiden Cores alle (Ablauf-)Steuerfunktionen wie das Betriebssystem, Kommunikations-Protokoll-Stacks und andere Steuerfunktionen ausführen und im zweiten Kern DSP-typische Media-Aufgaben abarbeiten. Gegenüber einem Dual-Core-RISC/DSP-Ansatz hat man hier den Vorteil, dass man nur mit einer Architektur und einem Entwicklungswerkzeug vertraut sein muss und die Aufgaben flexibler zwischen den beiden identischen Cores verteilen kann. In einem anderen Anwendungsfall kann man die DSP- und Media-Funktionen auf beide Cores aufteilen und parallel verarbeiten. Dies bietet sich z.B. bei der Videoverarbeitung an, wo man die geraden Frames in dem einen Core und die ungeraden im anderen berechnen könnte. In vielen Applikationen wird man aber auch oft eine Kombination aus den beiden dargestellten Beispielen antreffen.

Der ADSP-BF561 eignet sich besonders für Produkte wie Digitalkameras, Videokameras, portable Media-Player und drahtlos vernetzbare Geräte, aber auch für neue Geräte oder Anwendungen im Automobilbereich, z.B. zum Einsatz in Fahrerassistenzsystemen. Der folgende Abschnitt erläutert den Einsatz der „Blackfin eMedia Platform“ im Zusammenwirken mit der FUSIV-Netzwerkverarbeitungs-Technologie des Unternehmens in Media-Anwendungen. Die Kombination beider Technologien ermöglicht IP-fähige (Internet Protocol) Endgeräte wie Home-Gateways, Media-Adapter, Consumergeräte (IP-TV) und Set-Top-Boxen, die die unterschiedlichsten Kombinationen an digitaler Unterhaltung und Diensten bereitstellen können. Das vernetzte Haus in Bild 1 ist ein Beispiel dafür.

Media-Adapter und IP-basierende Set-Top-Boxen

Es ist heute immer noch umständlich, digitale Familienfotos im Freundeskreis allen gemeinsam zu präsentieren. Einfacher wird es, wenn sich in gewohnter Weise die auf dem heimischen PC gespeicherten Medien ins Wohnzimmer transportieren lassen. Die ersten Endgeräte, sog. „Media-Adapter“, sind bereits im Handel erhältlich. Ein Media-Adapter (Bild 2), der am Fernsehgerät angeschlossen ist, ermöglicht es, mit der Infrarot-Fernsteuerung beliebige Medien vom „fernen“ PC abzurufen. Diese werden dann über ein beliebiges IP-Netz geschickt, im Media-Adapter decodiert und am TV-Bildschirm dargestellt. Dabei muss sich der Verbraucher nicht mehr mit Netzwerktechnik auseinandersetzen. „Universal Plug and Play“ (UPnP) soll in Zukunft dafür sorgen, dass sich diese Geräte nach dem Einschalten selbst konfigurieren und sich über das Netzwerk informieren, welche Funktionen andere angeschlossene Geräte zur Verfügung stellen. Ist beispielsweise ein MPEG-4-codierter Film im DVD-Spieler eingelegt und die Hardware des Empfängers signalisiert, dass nur das Format WMV9 unterstützt wird, kann der Film vor dem Senden in Echtzeit ins unterstützte Format (hier WMV9) transcodiert werden. Die Formate der auf dem PC befindlichen Medien, die ins Wohnzimmer übertragen werden sollen, sind sehr unterschiedlich. Filme im MPEG-, Divx-, WMV9- oder RM-Format, Audio-Dateien wie MP3 und Bild-Dateien in den Formaten BMP, PNG, JPG, GIF und TIF müssen unterstützt werden. Ein Media-Adapter muss in der Lage sein, alle gängigen Media-Formate zu decodieren und in bester Qualität auf dem Bildschirm und über die Lautsprecher wiederzugeben. Die gleiche Hard- und Software eines Media-Adapters lässt sich auch in einer IP-Set-Top-Box verwenden, um etwa Video-on-Demand-Angebote zu unterstützen.