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導入FPGA加速數據運算　智能型手機效能全面升級

隨著現今產品開發(fā)周期越來越短，智能型手機開發(fā)商為克服面市時間進度的挑戰(zhàn)，對于如高通(Qualcomm)Snapdragon或者德州儀器(TI)的OMAP這些系統(tǒng)單芯片(SoC)的依賴也隨之增加。但矛盾的是，應用處理器須要用2～3年的時間來開發(fā)，這意味著使用者今天購買的產品其實都已經是2、3年前就決定好的，以目前智能型手機的發(fā)展速度來看，這個周期不但太長，而且也非常不符合消費市場所期待的周期。

對智能型手機工程師而言，為了趕上設計進度，必須使用現成的芯片，但是舊有的應用處理器往往不能滿足現有的需求。所以，設計人員可以考慮使用別的零組件來彌補現有應用處理器的功能。

FPGA銜接應用處理器開發(fā)周期空檔

過去透過使用現場可編程門陣列(FPGA)，設計人員可不須等待就能達成想做的事。但是近年來這樣的做法已行不通了，因為對現今講求低價的智能型手機而言，FPGA不僅太大，且過于昂貴又耗電。這是因為傳統(tǒng)的FPGA是為那些不受價格、功耗和空間限制的高階應用而設計的。

但在半導體制程持續(xù)進步以及技術逐漸成熟后，現在市場上已有越來越多的FPGA專門針對小尺寸、低價、功耗敏感的消費性電子設備而設計，如萊迪思(Lattice)的ｍobileFPGA這種新的產品，可彌補應用處理器功能上的不足，并銜接處理器開發(fā)周期的空檔(圖1)。

圖1 FPGA可銜接傳統(tǒng)應用處理器開發(fā)周期的空檔

手機傳感器數目增加　應用處理器功耗上升

過往，手機中的傳感器只用于簡單的功能，如基于環(huán)境光調整顯示器的背光。但現今傳感器提供許多有關手機周圍環(huán)境的信息，這些信息可以在許多不同場合使用。因此，已有越來越多的傳感器被導入智能型手機中，例如一支智能型手機可能會有十幾到二十幾顆不同的傳感器。

然而，這對工程師而言也帶來了許多新的挑戰(zhàn)，例如該如何處理這些來自傳感器的信息。顯而易見的答案是將傳感器的輸出輸入(I/O)直接對應到應用處理器中，但是處理器通常沒有傳感器所需那么多的I2C或串行周邊接口(SPI)端口。這也意味著處理器須要尋找其它方式或用往往表現欠佳的通用型I/O處理過多的傳感器輸出。更艱巨的挑戰(zhàn)是現今手機的體積相當小，空間往往是最重要的考慮，有時候甚至比功率更重要。因此，設計人員不能只是把多個分立組件放進手機來增加傳感器的數量。如果現在只有其它非消費類的系統(tǒng)，那么顯而易見的解決方式就是使用FPGA。但是，根據以往的經驗，沒有人會將FPGA用在手機中，因為其尺寸太大、價格過高且十分耗電。

此外，過往大多數FPGA主要為許多毋須考慮這些限制因素的應用而設計。但是現在已有越來越多的FPGA專門針對小尺寸、低價、功耗敏感的消費性電子設備，特別是為智能型手機而設計。這些搭配應用處理器使用的FPGA，可用來彌補現階段應用處理器和未來新硬件之間性能上的差距。