作為目前市場主流處理器內(nèi)核之一，Power架構(gòu)以強(qiáng)大的運(yùn)算與數(shù)據(jù)處理能力而在通信設(shè)備及計算機(jī)服務(wù)器領(lǐng)域占據(jù)重要地位，實(shí)際上它在包括消費(fèi)電子、汽車、工業(yè)以及醫(yī)療等多個市場也有不俗的表現(xiàn)。如在游戲機(jī)領(lǐng)域，當(dāng)前三大家用游戲平臺(Wii、PS3和X-Box 360)都采用了Power技術(shù)；在數(shù)字電視和機(jī)頂盒領(lǐng)域其收入達(dá)到2,000萬美元；而在汽車電子方面，它可用于動力總成、車身控制、安全控制及車載娛樂等應(yīng)用，比其他32位內(nèi)核應(yīng)用都要廣泛。
根據(jù)市調(diào)公司IMS Research對全球處理器市場所做的一份調(diào)查，基于Power架構(gòu)的32/64位處理器2010年市場總值達(dá)到44億美元。在各種處理器內(nèi)核架構(gòu)中，Power架構(gòu)在32位MPU市場份額占據(jù)第一，而在64位CPU和包含處理器內(nèi)核的FPGA中市場份額名列第二。該公司認(rèn)為，Power架構(gòu)未來五年將保持健康的復(fù)合增長率，它不僅在幾個主要領(lǐng)域繼續(xù)占主要地位，而且還將成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)。
二十年創(chuàng)新發(fā)展
鑒于亞洲尤其是中國市場對Power架構(gòu)需求的增長，負(fù)責(zé)全球Power架構(gòu)管理與推廣的組織Power.org于今年9月1日在深圳舉辦“Power Architecture亞洲大會”，向眾多中國用戶介紹了Power架構(gòu)最新技術(shù)進(jìn)展、市場策略以及未來發(fā)展規(guī)劃。“自從上世紀(jì)90年代推出基于Power架構(gòu)的SoC以來，該技術(shù)經(jīng)歷了二十年不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，”Power.org市場總監(jiān)兼戰(zhàn)略顧問Fawzi Behmann介紹道。“目前沒有哪種內(nèi)核架構(gòu)能比Power架構(gòu)的應(yīng)用范圍更廣，其應(yīng)用覆蓋了從小型手持設(shè)備直到大型超級計算機(jī)等各個領(lǐng)域。”
Power架構(gòu)最初由IBM、摩托羅拉以及蘋果合作共同開發(fā)，為蘋果新一代電腦提供高性能處理器，后來逐漸將其發(fā)展成為一種可授權(quán)給其他廠商的開放式架構(gòu)。于是在2005年6月，IBM與摩托羅拉半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的后繼者飛思卡爾公司成立了獨(dú)立的管理機(jī)構(gòu)Power.org，以有效管理Power指令集架構(gòu)事宜，這兩家公司則作為創(chuàng)始會員，同時該機(jī)構(gòu)也向業(yè)界其他企業(yè)開放。Power.org的主要任務(wù)是發(fā)展和維護(hù)可用于嵌入式或計算機(jī)領(lǐng)域的Power架構(gòu)和指令，它成立技術(shù)委員會和會員企業(yè)共同開發(fā)各種技術(shù)規(guī)范，其機(jī)構(gòu)的宗旨是開發(fā)推廣并促進(jìn)發(fā)展Power架構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)以及相關(guān)方案，使之成為業(yè)界首選的開放式平臺。作為一個非盈利機(jī)構(gòu)，Power.org并不直接介入架構(gòu)授權(quán)業(yè)務(wù)，用戶仍需要從IBM、飛思卡爾或其他第三方合作伙伴獲取使用授權(quán)。
和目前市場上流行的ARM以及MIPS架構(gòu)類似，Power也采用了授權(quán)業(yè)務(wù)模式。為了更好推廣Power架構(gòu)應(yīng)用，降低使用費(fèi)用和門檻，IBM近日宣布了一系列擴(kuò)展Power架構(gòu)技術(shù)授權(quán)計劃，其中的多用途授權(quán)協(xié)議可讓開發(fā)商通過一項授權(quán)即可使用整個Power內(nèi)核系列，設(shè)計人員通過獲得“一攬子許可”能夠在五年內(nèi)無限次使用PowerPC CPU內(nèi)核；而另一項針對PowerPC405內(nèi)核的無障礙授權(quán)則免去了該內(nèi)核商業(yè)應(yīng)用的授權(quán)費(fèi)用；同時，IBM還和新思(Synopsys)合作，與后者的PowerPC405大學(xué)計劃結(jié)合起來，努力使Power成為高?？蒲泻凸こ探虒W(xué)的主要架構(gòu)。
Behmann認(rèn)為，Power架構(gòu)與其他嵌入式處理器內(nèi)核相比特色十分明顯。首先是Power架構(gòu)的應(yīng)用范圍很廣，包括了從毫瓦級設(shè)備到每秒千萬億次運(yùn)算的超級計算機(jī)；其次，其指令集架構(gòu)可支持64位和32位，同時支持多核、虛擬化及管理程序；針對SoC設(shè)計它還提供高性能存儲器模型和多線程支持；最后它還有豐富的開發(fā)工具以及大量開放與專用源代碼。
受Power架構(gòu)的優(yōu)勢特性所吸引，目前也有一些中國本土機(jī)構(gòu)加入到Power.org當(dāng)中，除了早期的上海交通大學(xué)和國家軟件與集成電路公共服務(wù)平臺(CSIP)以外，蘇州國芯、華芯飛以及芯原不久前也正式成為該組織的成員。“成為Power.org成員后不僅可以影響未來Power指令集架構(gòu)方向和規(guī)范的定義，而且可將該組織作為市場推廣合作伙伴，包括市場調(diào)查、新聞發(fā)布、文獻(xiàn)共享等等，并可參與到技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)推廣活動中，”Behamann說道。
本地化支持日益成熟
在今年的“Power Architecture亞洲大會”上，這幾家剛剛加入Power.org的中國企業(yè)也紛紛登臺亮相，向業(yè)界展示了基于Power架構(gòu)的最新產(chǎn)品與解決方案。
蘇州國芯科技有限公司是中國信息產(chǎn)業(yè)部與摩托羅拉公司在中國合作的結(jié)晶，公司成立之初接受摩托羅拉先進(jìn)水平的低功耗高性能32位RISC嵌入式CPU M*Core技術(shù)及其SoC設(shè)計方法，以高起點(diǎn)建立具有自主產(chǎn)權(quán)的32位RISC C*Core。從2006年開始向國內(nèi)IC設(shè)計企業(yè)提供CPU核，目前出貨量累計已達(dá)到6,000萬顆。
“國產(chǎn)嵌入式CPU近年取得較大進(jìn)步，但與國際領(lǐng)先產(chǎn)品相比仍有很大差距，尤其是高端嵌入式CPU方面，短期內(nèi)還不能滿足我國高端智能終端產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化需求，”蘇州國芯科技有限公司董事長鄭茳說道。“全球智能終端產(chǎn)量50%在中國，而高清電視、汽車電子、北斗導(dǎo)航等智能終端應(yīng)用都是影響我國重要產(chǎn)業(yè)和工程發(fā)展的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。但我國制造的智能終端不得不大量采用國外公司的芯片，主要原因在于我國缺乏高端SoC芯片技術(shù)。”他認(rèn)為，SoC芯片的核心競爭集中體現(xiàn)在高端嵌入式CPU等核心IP技術(shù)，典型代表是ARM的Cortex A9和IBM的PowerPC 470等高端嵌入式CPU。
嵌入式CPU成功發(fā)展的模式是多樣化的，關(guān)鍵是應(yīng)該建立穩(wěn)定而強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境，特別是軟件工具鏈環(huán)境和立足于市場應(yīng)用。因此蘇州國芯新一代C*Core CPU的發(fā)展策略采取了走與國際主流技術(shù)相兼容的發(fā)展路線，充分利用國際主流技術(shù)已經(jīng)建立的良好技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用生態(tài)環(huán)境，為我國集成電路企業(yè)發(fā)展提供自主可控的嵌入式CPU技術(shù)和有力的應(yīng)用環(huán)境支撐。去年9月，該公司完成了IBM PowerPC指令架構(gòu)授權(quán)協(xié)議簽署，IBM同意將PowerPC嵌入式CPU的指令和架構(gòu)正式許可給蘇州國芯使用，而國芯也將在此基礎(chǔ)上開展創(chuàng)新研究和開發(fā)，發(fā)展新一代的C*Core C1000系列。
“IBM PowerPC架構(gòu)是目前國際主要的CPU結(jié)構(gòu)技術(shù)之一，具有世界最先進(jìn)的處理器性能，”鄭茳介紹道。“以PowerPC 476FP為例，其時鐘頻率超過1.6GHz，并可達(dá)到2.5DMIPS/MHz性能，是目前國際上最高性能嵌入式處理器內(nèi)核。PowerPC處理器有廣泛的應(yīng)用范圍，在網(wǎng)絡(luò)、汽車電子、航空、通信設(shè)備和游戲機(jī)等多個領(lǐng)域占有全球市場份額第一。”
由于獲得PowerPC架構(gòu)授權(quán)，因此蘇州國芯可以獨(dú)立開發(fā)與Power指令集兼容的CPU內(nèi)核，提供給國內(nèi)的用戶，而據(jù)鄭茳透露，國芯還可提供設(shè)計服務(wù)業(yè)務(wù)，幫助客戶完成兼容Power指令的芯片設(shè)計。除此之外，國芯還作為PowerPC在中國的增值服務(wù)代理商(VAR)，可以幫助國內(nèi)用戶獲取Power內(nèi)核的使用授權(quán)。
本次大會上，剛剛加入Power.org不到一個月的華芯飛科技有限公司展示了一款基于Power架構(gòu)的高性能云終端平臺級芯片CC2000及參考設(shè)計方案，其簡潔的系統(tǒng)設(shè)計與流暢的播放效果引起了現(xiàn)場觀眾的注意。
據(jù)介紹，該芯片采用了IBM PowerPC 460多核架構(gòu)，其內(nèi)部包含兩個PowerPC核、一個DSP、一個圖形處理器和一個編解碼器，因此功能非常強(qiáng)大。例如它支持1080p全高清全格式視頻編解碼，包括Google WebM視格式；具有2D/3D圖像引擎，支持OPENGL ES2.0 and OPEN VG1.1.；內(nèi)建高速數(shù)字信號處理器，實(shí)現(xiàn)多種音頻格式的編解碼，包括DTS-HD 7.1 Master Audio、Dolby 7.1 TrueHD等；無線接入支持WiFi、藍(lán)牙、3G，并內(nèi)置GPS處理器以及具有USB/HDMI /SATAII/LVDS/TV CVBS等豐富的外圍接口。在操作系統(tǒng)方面，該芯片支持Android 2.3/Linux 2.6.3x雙系統(tǒng)，并支持Adboe Flash Player 10.1。這么強(qiáng)的性能難免使人對其功耗產(chǎn)生疑慮，不過據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，該芯片采用65nm工藝，待機(jī)功耗還不到1mW。
而引起觀眾強(qiáng)烈興趣不僅僅在于芯片本身硬件性能，還有華芯飛公司總裁李給武對其產(chǎn)品策略的介紹。他認(rèn)為，必須建立起一個良好的生態(tài)系統(tǒng)，使得產(chǎn)業(yè)鏈上各廠商都有錢賺才能保證整個產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)健康有序的發(fā)展。為此，華芯飛將采取非常靈活的業(yè)務(wù)模式，比如將源代碼、SDK等完全向客戶開放，并可根據(jù)客戶需求提供定制的封裝形式和芯片標(biāo)識Logo。“我們將制定讓人意想不到的產(chǎn)品價格，甚至可能還不夠晶圓制造成本，因為我們不想在芯片上賺大家的錢，”李給武說道。
實(shí)際上從華芯飛對該產(chǎn)品的定義中我們也可看出些許端倪。CC2000并沒有定位于一個簡單的應(yīng)用處理器，而是作為云終端平臺芯片。該公司致力于將其打造成一個穩(wěn)定且高速可靠的硬件平臺，并基于此提供各種軟件平臺服務(wù)，例如利用多年積累的教育學(xué)習(xí)產(chǎn)品背景，整合游戲、書籍、教材等資源，提供給最終用戶的豐富應(yīng)用資源，同時聯(lián)合其他方案公司特長技術(shù)，面向不同應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)立授權(quán)發(fā)展。“我們將向Google學(xué)習(xí)，積極扶持具有創(chuàng)新想法的中小企業(yè)，共同把市場做大。”李給武總結(jié)道?！?br />
附：
清華大學(xué)獲授權(quán)使用飛思卡爾Power Architecture e200內(nèi)核技術(shù)
飛思卡爾半導(dǎo)體公司不久前與清華大學(xué)簽訂許可授權(quán)協(xié)議，后者將獲權(quán)使用飛思卡爾e200z6-z3內(nèi)核。飛思卡爾與中國最高學(xué)府的攜手合作也將成為推進(jìn)Power Architecture技術(shù)在中國發(fā)展步伐的里程碑，同時清華大學(xué)也表示，今后會在飛思卡爾e200內(nèi)核的基礎(chǔ)上研發(fā)新產(chǎn)品，并為學(xué)生提供Power Architecture技術(shù)培訓(xùn)。
實(shí)際上飛思卡爾與清華大學(xué)的合作由來已久。早在1995年，雙方就共同建立聯(lián)合實(shí)驗室，并從2001年起擴(kuò)展到了數(shù)字信號處理器(DSP)領(lǐng)域。本次授權(quán)的飛思卡爾e200z6內(nèi)核是該公司基于Power Architecture技術(shù)的性能最高的可授權(quán)產(chǎn)品之一，用來開發(fā)通信市場及智能電網(wǎng)等新增長領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)，而清華大學(xué)通過這款內(nèi)核的使用可以將研發(fā)產(chǎn)品應(yīng)用到更多領(lǐng)域。
據(jù)介紹，飛思卡爾e200系列可合成高效內(nèi)核基于Power ISA版本2.03，專用于對成本敏感的嵌入式實(shí)時應(yīng)用。e200內(nèi)核現(xiàn)可通過飛思卡爾的授權(quán)伙伴IPextreme而授權(quán)使用，包括4個版本系列，分別是e200z0、e200z1、e200z3和e200z6內(nèi)核。該內(nèi)核通過時鐘門控實(shí)現(xiàn)低中斷延遲和低功耗設(shè)計，提供可變緩存大小、可變MMU大小，并通過Nexus1提供靜態(tài)調(diào)試，通過Nexus2/3提供實(shí)時調(diào)試，另外還提供AMBA AHB總線接口單元。每個e200內(nèi)核都由廣泛的開發(fā)生態(tài)系統(tǒng)提供支持，包括編譯器、調(diào)試器、實(shí)時操作系統(tǒng)、參考板和應(yīng)用代碼?！?br />
