Первую свою статью я посвящу не самому отладочному комплекту OMAP3530 EVM, а более общим сведениям о микропроцессорах для мультимедийных приложений, об архитектуре ARM, о платформе OMAP и о процессоре OMAP3530.
           Микропроцессор — процессор (устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических операций и операций управления, записанных в машинном коде), реализованный в виде одной микросхемы или комплекта из нескольких специализированных микросхем (в противоположность реализации процессора в виде электрической схемы на элементной базе общего назначения или в виде программной модели) [1]. В рамках данной темы мы рассмотрим микропроцессоры для мультимедийных приложений, т.е. для приложений, позоляющих пользователю работать в диалоговом режиме с разнородными данными (графика, текст, звук, видео), организованными в виде единой информационной среды, проще говоря, служащих для цифровой обработки графики, аудио и видео. По сути дела все современные мобильные устройства, позволяющие выполнять быструю обработку информации в реальном масштабе времени, имеют в своей основе микропроцессор. На рис.1 представлен пример того, как микропроцессор может быть основой готового устройства, в частности цифрового фотоаппарата.
Рис.1 Пример реализации цифрового устройста на процессоре DaVinci.
           В потребительской электронике — в том числе КПК, мобильных телефонах, цифровых носителях и плеерах, портативных игровых консолях, калькуляторах и компьютерных периферийных устройствах, таких как жесткие диски или маршрутизаторы, широко используется архитектура ARM построения микропроцессоров. Архитектура ARM (ранее Advanced RISC Machine — усовершенствованная RISC-машина, предшественник — Acorn RISC Machine) — 32-битная архитектура набора команд с сокращённым набором команд, разрабатываемая ARM Limited. Данные процессоры имеют низкое энергопотребление, поэтому находят широкое применение во встраиваемых системах и доминируют на рынке мобильных устройств, для которых важно низкое энергопотребление. В 2007 году около 98 процентов из более чем миллиарда мобильных телефонов, продаваемых ежегодно, были оснащены по крайней мере одним процессором ARM. По состоянию на 2009 на процессоры ARM приходится до 90 % всех встроенных 32-разрядных RISC процессоров [2]. Здесь была упомянута аббревиатура RISC, что же это такое? RISC (англ. Restricted (reduced) instruction set computer — компьютер с сокращённым набором команд) — архитектура процессора, в которой быстродействие увеличивается за счёт упрощения инструкций, чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения  — короче. Первые RISC-процессоры даже не имели инструкций умножения и деления. Это также облегчает повышение тактовой частоты и делает более эффективной суперскалярность (распараллеливание инструкций между несколькими исполнительными блоками) [3]. Архитектура ARM содержит следующие особенности RISC:
  • Архитектура загрузки/хранения.
  • Нет поддержки нелинейного (не выровненного по словам) доступа к памяти (теперь поддерживается в процессорах ARMv6 за некоторыми исключениями).
  • Равномерный 16х32-битный регистровый файл.
  • Фиксированная длина команд (32 бита) для упрощения декодирования за счет снижения плотности кода. Позднее режим Thumb повысил плотность кода.
  • Одноцикловое исполнение.
          На сегодняшний момент существует 7 версий ARM архитектуры, самая современная из которых ARMv7. Архитектура ARM развивалась с течением времени, и начиная с ARMv7 были определены 3 профиля: ‘A’(application) — приложения, ‘R’(real time) — в реальном времени,’M’(microcontroller) — микроконтроллер.
           Теперь перейдём, собственно, к платформе OMAP.
          Texas Instruments OMAP (Open Multimedia Application Platform) является патентованной платформой на чипах (SoCs) для мультимедийных приложений портативных и мобильных устройств, разработана Texas Instruments. OMAP устройства обычно включают процессор общего назначения ARM архитектуры плюс один или несколько специализированных сопроцессоров (DSP и прочие акселераторы). Ранний вариант OMAP был обычным обработанным вариантом Texas Instruments TMS320 – из серии цифровых сигнальных процессоров [4].
          Процессоры OMAP идеально подходят для приложений, требующих высокоскоростной передачи информации и большого объёма хранимых данных, таких как обработка звука и видео в масштабах реального времени, тестовое и измерительное оборудование, интеллектуальный датчик присутствия и т.д. Применение OMAP в медицинских, промышленных, аудио и телекоммуникационных приложениях позволяет создавать высокопроизводительные, гибкие и долговечные изделия. Нас интересует в большей степени применение OMAP в телекоммуникационных устройствах, например в смартфонах. Многие мобильные телефоны используют OMAP SoCs, в том числе Nokia N90, N91, N92, N95, N82, E61, E62, E63, E90, N800, N810 и N900 Интернет-планшеты, Motorola Droid , Droid X , и Droid 2 . Palm Pre , Pandora , Touch Book также используют OMAP SoC (OMAP3430). Другие устройства, использующие OMAP SoC, - это Sony Ericsson Satio, Sony Ericsson Vivaz, Samsung Omnia HD , Sony Ericsson Idou и Nook Color.
          Семейство OMAP состоит из трех групп продуктов, классифицируемых по производительности и предполагаемому применению:
  • Процессоры для высокопроизводительных приложений.
  • Процессоры для основных мультимедийных приложений.
  • Процессоры со встроенным модемом для приложений.
          Высокопроизводительные процессоры первоначально предназначены для использования в качестве процессоров для приложений в смартфонах. Этих процессоров достаточно для запуска значительных операционных систем (таких как Linux или Symbian OS ), имеется поддержка подключения к персональным компьютерам, а также поддержка различных аудио и видео приложений.
          Данного вида процессоров OMAP существует 5 поколений (пятое было презентовано в феврале 2011 г. и появится в устройствах только в третьем квартале 2012 г.). Мы будем рассматривать OMAP третьего поколения, в частности OMAP3530. Вообще OMAP3 разбит на 3 отдельные группы: OMAP34x, OMAP35x и OMAP36x. OMAP34x и OMAP36x распределены непосредственно между крупными производителями телефонов (например, мобильных). OMAP35x является вариантом OMAP34x, предназначенным для определеннных каналов сбыта. OMAP36x является 45-нм версией 65-нм OMAP34x с более высокой тактовой частотой.
          Видео технология в высших OMAP3 процессорах происходит отчасти от линейки продуктов DaVinci, которая впервые упаковала ЦСП C64x + и контроллеры обработки изображений с процессорами ARM9.
           Имеющийся в нашем распоряжении OMAP3530 среди OMAP34x и 35x выделяется большей тактовой частотой (720 МГц против 600 МГц). Построен он на базе ядер ARM Cortex-A8 (CPU) и DSP TMS320C64x+ с использованием графического ускорителя PowerVR SGX530 (GPU). Технология его изготовления 65-нм. Повышение частоты как ядра ARM Cortex-A8, так и DSP TMS320C64x+ дают разработчикам дополнительные возможности для увеличения функциональности своих решений. Повышение тактовых частот позволяет гораздо быстрее обрабатывать базы данных, крупноформатные таблицы, презентации, электронную почту, звуковые и видео приложения, более комфортно осуществлять сетевой серфинг и видео конференц-связь. Это однокристальное решение также обеспечивает более быструю загрузку, что позволяет применять его в таких приложениях, как портативные развлекательно-информационные устройства, автоматические пункты продаж, сетевые и одноплатные компьютеры.
          Основные особенности и преимущества 720 МГц процессора OMAP3530 [5]:
  • Ядро ARM Cortex-A8 на 720 МГц обеспечивает 1400 млн инструкций в секунду (MIPS), согласно теста Dhrystone.
  • DSP C64x+ на 520 МГц обеспечивают больше возможностей для оптимизации аудио и видео кодирования, а так же для реализации IP-протоколов.
  • Подсистема трёхмерного графического ускорения PowerVR SGX обеспечивает различные игровые эффекты и обеспечивает улучшенное качество отображения двухмерной графики.
  • Система управления питанием и тактированием позволяет реализовать эффективные алгоритмы управления питанием и обеспечить низкое энергопотребление в реальных прикладных задачах.
  • Совместимость по выводам с процессорами TI семейства OMAP35x облегчает для OEM-производителей возможность создания полного портфеля продукции, основанного на единой платформе.
          Итак, об архитектуре процессора OMAP3530 (рис.2) [6]. Он состоит из ядра общего назначения ARM. Оно выполняет все основные задачи, не требующие специализированной ускоренной обработки информации. Далее идет ядро DSP, совмещённое с видео акселератором (ускорителем), которое служит для быстрой обработки цифровых сигналов (аудио, видео и др.). Ну и третья составляющая – это графический 2D/3D ускоритель PowerVR, соответственно для специализированной обработки графики. В сумме эти три компоненты позволяют добиться наилучших потребительских качеств для портативных многоядерных процессоров.
Рис.2 Архитектура процессора OMAP3530.
          На первый раз этого, я думаю, будет достаточно. Но для сравнения, пожалуй, приведу архитектуру уже упомянутого процессора OMAP5430 (рис.3) [7].
Рис.3 Архитектура процессора OMAP5430.
          Основные особенности OMAP5 заключаются в следующем:
  • Два ARM Cortex-A15 ядра с частотой до 2 ГГц каждое: более трехкратный прирост производительности в сравнении с существующими аналогами.
  • Два ARM Cortex-M4 ядра призваны обеспечить малое энергопотребление в режиме реального времени.
  • Многоядерный 3D процессор и отдельный процессор под 2D обеспечивают более пятикратный прирост производительности видеоподсистемы.
  • Многоядерный блок обработки изображения и потокового видео.
  • Многоядерная система обработки видео IVA HD обеспечивает обработку 1080p60 HD видео с высокой производительностью.
  • Продвинутая мультиканальная подсистема отображения.
  • Поддержка до четырех различных типов дисплеев: до трех ЖК с разрешением QSXGA и один HDMI 1.4a 3D дисплей.
  • Высокопроизводительный контролер мультиканальной DRAM памяти.
  • Встроенный криптографический модуль TI M-Shield.
  • Новые высокоскоростные интерфейсы USB 3.0 OTG, SATA 2.0, SDXC карты памяти, интерфейсы MIPI CSI-3, UniPort-M и LLI, работа в сетях Wi-Fi и 4G.
  • Оптимизированнная система управлением звука и питания.
  • Поддержка беспроводных дисплеев, потокового HD видео, мобильных платежей и расширенных навигациооных сервисов.
  • Изготовление кристалла по 28 нм технологическому процессу.
           Вторая же моя статья будет полностью посвящена отладочному модулю OMAP3530 EVM, его архитектуре, аппаратному обеспечению, используемым интерфейсам, возможному подключаемому к плате оборудованию и т.д.
          Список использованной литературы:
  1. http://ru.wikipedia.org/wiki/Микропроцессор
  2. http://ru.wikipedia.org/wiki/ARM_(архитектура)
  3. http://ru.wikipedia.org/wiki/RISC
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/OMAP
  5. http://www.scanti.ru/cifrovie_procesori_new.html
  6. Linux Embedded System Design Workshop. Discussion Notes. Technical Training Organization
  7. http://4pda.info/news/20785/