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空間與時間的靈活運用–可重組化運算技術

96/07/05 13814

黃中｜臺灣大學新聞研究所

系統晶片設計的一大挑戰，是如何以複雜的運算技術滿足現代人對於多媒體一機多用的要求。以手機為例，就必須具備語音、文字、圖像視訊等功能，但這些功能又有許多不同的檔案格式，必須經由不同的運算處理，而這正是系統晶片最大的專長。

臺灣大學電機工程學系陳良基教授嘗試利用「可重組」的概念，在運算技術上尋求突破，他說，「把晶片想像成客廳，在這個空間裡，家具應可隨意置換以符合需求」。陳教授指出，晶片體積的設計只會越來越小，但塞進去的功能卻越來越強，因此必須有效運用有限的晶片空間以達到最高的效能。可重組化的設計概念，是藉由改變硬體的資料運算路徑，以符合各種系統規格的應用，不僅可降低設計成本，也可快速因應市場需求。

傳統的資料運算設計有兩種。一種是針對不同的計算方式設計不同的硬體，例如特殊應用積體電路，這種方法可達到最高效能和省電效果，缺點是電路製造後只能應用單一計算，缺乏彈性。另一種是透過軟體控制的方式，例如一般性處理器，這種方式可使用相同硬體處理不同的計算。缺點是每次運算都要經過指令擷取和指令解碼的過程，而且沒有對特定計算做最佳化處理，運算效能遠低於特殊應用積體電路。

可重組化運算技術擷取了上述兩者的優點，同時擁有效能與彈性。它在硬體設計上包含了主處理器及可重組功能單元，其中的可重組單元可依照不同的計算需求，發出訊號變更硬體的資料運算路徑，開啟需要的電路，其他不需要的電路就不會被啟動。而未使用到的電路可供其他用途，也就是單一硬體電路可應用於多種計算，達到重組效能。

這項技術除了可同時處理多項計算，使硬體效能發揮到最大外，同時還更省電。陳良基教授說，「未啟動的電路就不會耗費功率」，省電對於攜帶式元件（如手機）是很重要的，可重組化技術是用多少拿多少，一點也不浪費電。他表示，未來將朝向多模多標準影像傳輸技術發展，尋求更佳的性能效益表現。

深度閱讀

陳良基（民94）可重組化多媒體運算引擎之設計與實現，工程科技通訊，80，62-65。
陳良基（民92）多媒體系統晶片的展望，電工通訊，9月號，6-15。

資料來源

《科學發展》2007年7月，415期，71頁

積體電路(26) 科發月刊(5210)

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