嵌入式中的AMR、ARM和MRM
吃瓜天狼 2022-06-23

  一、AMR简介

  AMR(Audio/MODEM Riser,声音/调制解调器插卡)是一套开放工业标准,它定义的扩展卡可同时支持声音及MODEM功能。采用这种设计,可有效降低成本,同时解决声音与MODEM子系统目前在功能上的一些限制。

  人们其实早就想把MODEM子系统集成到主板上,但由于存在电磁干扰以及另一些不方便的因素,所以MODEM最重要的模拟I/O(编码/译码器和DAA)电路暂时还不能直接焊到主板上。Intel公司之所以制订这套AMR规则,很重要的一个目的就是解决这个问题,将模拟I/O电路转移到单独的插卡中,其他部件则留在主板上。

  另外,声音子系统目前也不能十全十美地集成到主板,其信噪比仍然达不到要求。

  通过一个开放的、工业标准的插卡设计,系统厂商可采用标准或专用插槽,用极低的成本在主板上实现声音和MODEM功能。由于具有更大的灵活性,主板上可集成更多的加速功能,这一切都要归功于AMR接口。

  一块主板如果要支持AMR模块,应具备的基本条件包括以下几点。

  ■发热:在任何工作模式下,AMR模块的总功率均不得超过15瓦。

  ■BIOS软件:AMR声音及MODEM子系统必须配备成一个与主板集成的子系统。

  AMR模块制造商要负责开发全部驱动程序及BIOS代码,以支持这种配置,并对基于AMR架构的子系统的硬件资源加以管理。

  ■主板设计:对于ATX,MicroATX和NLX主板来说,AMR卡必须置入最外侧的插槽。

  AMR接口的骨干是一个符合AC"97规格的AC链路,最多支持4个解码芯片(以下简称codec)

  AMR接口支持的其他信号还包括以下几点。

  ■I/O分离:codec可分别做在不同的组件上(比如声音解码芯片做在主板上,而MODEM芯片则可做在AMR插卡上)。对应的信号包括用于拨号监视的传统模拟I/O

  .■电源:支持PC立即供电管理信号,以及运行AMR模块支持电路所需的主电源。

  ■可选/保留:为将来可能加入的功能预留的信号。

  基本的AMR架构支持声音及MODEM子系统的硬件加速。加速器位于预处理数据源与处理数据目的地之间,它直接从主内存取得预先处理好的数据,再通过AC链路,将其直接传递给解码芯片。

  正是由于硬件上的这种伸缩性,系统厂商可选择将哪个控制器作为AC链路主控来使用。在可以预见的将来,越来越多的硬件设备会集成到一起,既能节约空间,也能降低成本。但这一切都要依赖业界通行的标准。由Intel制订的AMR1.01规范只是迈出了一小步而已。在一些科幻小说中,已指出未来的CPU将是一个各种功能的大杂烩,同时具有MODEM、声卡、内存、显卡等功能。但愿这不是一个遥远的梦!

  二、arm公司及产品简介

  1.公司简介arm(Advanced RISC Machines)是行业的一家知名企业,设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。适用于多种领域,比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。

  ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系,arm很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

  目前,总共有30家半导体公司与arm签订了硬件技术使用许可协议,其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人,则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。

  arm架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。

  2.产品介绍arm提供一系列内核、体系扩展、方案。由于所有产品均采用一个通用的软件体系,所以相同的软件可在所有产品中运行(理论上如此)。典型的产品如下。

  ①CPU内核

  ■ arm7:小型、快速、低能耗、集成式RISC内核,用于移动通信。

  ■ ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品,将arm7指令集同Thumb扩展组合在一起,以减少内存容量和系统成本。同时,它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计,并用一个DSP增强扩展来改进性能。该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。

  ■ ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核,同时配备Thumb扩展、调试和Harvard 总线。在生产工艺相同的情况下,性能可达arm7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。

  ②体系扩展

  ■ Thumb:以16位系统的成本,提供32位RISC性能,特别注意的是它所需的内存容量非常小。

  ③嵌入式ICE调试由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术,所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。

  ④微处理器

  ■ ARM710系列,包括ARM710、ARM710T、ARM720T和arm740T:低价、低能耗、封装式常规系统微型处理器,配有高速缓存(Cache)、内存管理、写缓冲和JTAG.广泛应用于手持式计算、数据通信和消费类多媒体。

  ■ arm940T、920T系列:低价、低能耗、高性能系统微处理器,配有Cache、内存管理和写缓冲。应用于高级引擎管理、保安系统、顶置盒、便携计算机和高档打印机。

  ■ Strongarm:性能很高、同时满足常规应用需要的一种微处理器技术,与DEC联合研制,后来授权给Intel.SA110处理器、SA1100 PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采用了这一技术。

  ■ ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC计算机,基于一个缓存式ARM7 32位内核,拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及立体声端口;arm7500FE则增加了一个浮点运算单元以及对EDO DRAM的支持。特别适合电视顶置盒和网络计算机(NC)。

  3.授权产品下列产品均被授权采用ARM技术,注意它们只是世界上众多arm授权产品中的一小部分而已。

  ①手持计算:内置OCR和红外线通信功能的个人数字助理(PDA)笔,Psion Series 5 手持式PC,HP CapShare 910信息机等。

  ②便携技术:Hagenuk数字电话,松下G450 GSM移动电话③网络计算机和Web TV:Corel计算机公司的Linux NetWinder平台④连网产品:Ericsson Mobile Office DC 23 (v4) 用于连手机的PC卡接口⑤消费类多媒体:RCA Thomson DSS电视机顶置盒⑥嵌入产品:Gemplus智能卡

  三、多分辨率织网(MRM)技术概览

  1.前言一个3D多边形织网由一系列三角形构成,这些三角形形成了3D物体的表面。三角形数量越多,3D模型就越光滑。"高分辨率"或"高顶点分辨率"就是指一些非常细腻的3D模型。

  尽管高分辨率模型在视觉上很吸引人,但众所周知,也需要更多的资源来存储和渲染。为了在画质和性能上取得一个理想的平衡,通常为远距离或快速运行的物体创建一个固定的低分辨率版本,同时为近距离观看或特写镜头创建一个独立的高分辨率版本。但对固定分辨率模型来说,一个不好的后遗症是:在不同的固定分辨率之间切换时,会产生"突变"的感觉。

  Intel的"多分辨率织网"(Multi-Resolution Mesh,MRM)方案为我们提供了一个解决方案。MRM仅由一个顶点非常多的模型构成,另加一系列指令,允许一次删除或替换一个顶点。通过MRM,无论在创作还是实际运行时期,都可方便更改3D物体的分辨率。由于分辨率的变化非常微小,所以在一个动态的3D虚拟世界中,实际根本不可能注意到其间的区别。

  2.优点Intel MRM有效解决了固定分辨率存在的问题:

  ■ 即使在低分辨率下,MRM也能达到非常好的画质。

  ■ MRM能极大节省存储空间和I/O流量。尽管在相同分辨率下,MRM模型的数据量约为固定分辨率模型的两倍,但同一个MRM模型可替代传统的多个固定分辨率模型,节约更多的内存。

  ■ 实际运行时,MRM允许分辨率平滑转变,这样能避免产生明显的视觉突变。

  ■ MRM允许我们对3D模型的分辨率加以动态控制。要么令其自动进行,根据显示引擎中编好码的算法;要么根据用户命令。

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