Architektura układu TriMedia TM-1300

Kilka słów o najważniejszych elementach architektury układu TM-1300, decydującym o jego niezwykłym potencjale.

Procesor główny (CPU)

Sercem układu TM-1300 jest procesor główny o cechach procesora sygnałowego DSP, zbudowany w architekturze VLIW (ang. very long instruction word, bardzo długie słowo rozkazu). W rozkazie o długości 5 jednostek można zakodować do pięciu realizowanych równolegle operacji. Każda z tych operacji może zostać w pojedynczym cyklu zegarowym wykonana przez jedną z 27 jednostek funkcjonalnych procesora.

Szczególną cechą procesora VLIW w układzie TriMedia jest optymalizacja równoległego wykonywania programu na etapie jego kompilacji. Dzięki temu udało się uprościć jednostkę centralną, która nie musi być wyposażona w sprzętowy moduł optymalizujący. Zaoszczędzone zasoby sprzętowe wykorzystano do realizacji wyspecjalizowanych funkcji multimedialnych.

Oprócz tradycyjnych operacji mikroprocesorowych i kompletu standardowych operacji zmiennopozycyjnych, zestaw rozkazów procesora TM-1300 obejmuje specjalne operacje multimedialne i wspomagające przetwarzanie sygnałów (DSP). Są to m.in. rozkazy typu SIMD (ang. single instruction multiple data, pojedynczy rozkaz operujący na większym ciągu słów). Odpowiednio wykorzystanie instrukcje SIMD pozwalają zrealizować do 12 tradycyjnych operacji w jednym cyklu zegarowym.

Wejście wideo (VIDEO IN)

Wejście wideo pozwala na przyjęcie strumienia danych wideo z dowolnego źródła zewnętrznego. Może współpracować z dowolnymi urządzeniami zgodnymi ze standardem CCIR656, które generują ośmiobitowy równoległy strumień danych w formacie YUV 4:2:2 z podziałem w dziedzinie czasu, np. z cyfrowymi kamerami wideo. Dane YUV są zapisywane w pamięci SDRAM.

Moduł wejścia wideo może dodatkowo realizować funkcję redukcji rozdzielczości linii, dzięki czemu obrazy o wysokiej rozdzielczości (720 pikseli/linię) mogą być „w locie” przekształcane do mniejszej rozdzielczości (360 pikseli/linię) bez obciążania procesora głównego. Redukcja rozdzielczości na wejściu pozwala zmniejszyć zapotrzebowanie na pamięć i obciążenie wewnętrznej szyny danych.

Wyjście wideo (VIDEO OUT)

Moduł wyjścia wideo generuje strumień danych w formacie YUV przeznaczony dla urządzeń cyfrowych, takich jak układy enkoderów wideo, magnetowidy cyfrowe i inne. Dodatkowo moduł wyjścia wideo samodzielnie realizuje niektóre operacje, takie jak zwiększanie rozdzielczości poziomej przy konwersji ze standardu CIF/SIF na CCIR 601, albo kluczowanie barwą (ang. chroma keying). Poza tym moduł ten pełni rolę interfejsu między kilkoma współpracującymi ze sobą procesorami TriMedia.

Wejście i wyjście audio

Wejście i wyjście audio może bezpośrednio współpracować z większością szybkich konwerterów A/C i C/A oraz kodeków. Moduły wejścia i wyjścia są programowalne, przez co postać strumienia danych audio może być dostosowana do nietypowych protokołów i przyszłych standardów. Dostępny jest szeroki zakres częstotliwości próbkowania oraz funkcje synchronizacji dźwięku z sygnałem wideo.

Wejście obsługuje maksymalnie dwa kanały audio w formatach mono i stereo (16-bitowych). Moduł wyjściowy może obsługiwać maksymalnie osiem kanałów w formatach mono i stereo (16- lub 32-bitowych). Odpowiednie oprogramowanie układu zapewnia zgodność ze standardami Dolby ProLogic i Dolby Digital (AC-3).

Koprocesor obrazu

Koprocesor ten odciąża jednostkę centralną, realizując niektóre czasochłonne operacje, takie jak kopiowanie obrazów z pamięci SDRAM do pamięci wideo komputera PC, pionowe oraz poziome filtrowanie i skalowanie obrazu, a także konwersja formatu YUV na RGB (np. w celu wyświetlenia obrazu na monitorze komputera PC). Koprocesor realizuje także funkcje związane z wyświetlaniem obrazu wideo w kilku przeskalowanych oknach.

Koprocesor VLD

Ta jednostka odpowiada za dekodowanie strumieni danych wideo zakodowanych metodą Huffmana. 

Podsystem pamięci

Jednostka główna TM-1300 jest wyposażona w dwie niezależne pamięci podręczne (cache) – rozkazów i danych. Stosowane są nowoczesne techniki optymalizujące wykorzystanie pamięci podręcznej. Aby zminimalizować obciążenie szyny danych, instrukcje w pamięci głównej i podręcznej przechowywane są w formie skompresowanej i dekompresowane bezpośrednio przed przekazaniem do jednostki CPU.

Obsługiwanych jest wiele różnych konfiguracji pamięci głównej, w tym 16- i 64-Mbitowe pamięci SDRAM.