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空間與時間的靈活運用–可重組化運算技術

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。
 
 
 
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
  1. 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。
  2. 陳良基(民92)多媒體系統晶片的展望,電工通訊,9月號,6-15。
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