1  前言
便携式消费电器产品种类繁多，产业发展迅速。中国正迅速成为这些产品的生产和消费大国，而中国对半导体产品的需求正是一个证明。根据普华永道的研究，中国已首次消费了全球半导体产品的三分之一。
同时，在中国，设计公司的数量不断增长，以满足市场对于更新、更复杂的器件的需求。在中国这样一个本土品牌与国际品牌竞争激烈的市场，各个公司都在增加对于研发设计的投入，根据最新的热门流行趋势设计新产品。
这些器件里有了越来越多的先进特性，因而，对便携式设备和终端客户机来说，这要求所用的嵌入式处理器具有更高的计算能力和带宽。此外，任何便携式设备要获得成功都必须尽可能地降低功耗以延长电池寿命。同时，无论是MP3播放器、数码相机、游戏平台还是其它产品，对于设计这种设备的工程师来说，上市时间总是一个需要考虑的重要因素。
RSIC微控制器和DSP都已在这些产品中得到使用。传统上，RSIC处理器针对高效的异步控制流处理而进行架构设计，DSP针对同步恒定速率数据流处理（如音频或语音频段应用）而进行的架构优化设计。由于有很多的嵌入式系统对控制和媒体处理有很强的要求，工程师通常转向在板级或在SoC（系统级芯片）中以某种形式把DSP和MCU结合在一起。
许多MCU制造商已经在MCU中加入了一些信号处理功能——如指令集扩展（例如英特尔的MMX®、AMD的3dNow®，以及Sun的VISTM指令集等）和MAC单元，但即使这种方法也不具有先进媒体处理应用所要求的基本架构基础。
吸引工程师采纳此类多处理器或多内核设计技术的原因只有一个：没有单一的处理器能满足其要求的处理能力或指令特性。媒体丰富的高性能嵌入式应用尤为如此。
现在，出现了一种实现嵌入式媒体应用的多任务理想选择：汇聚式。这种处理器基于单一的架构，致力于对需实时处理复杂的媒体数据流和通常由RISC处理器完成的面向控制的任务提供一个优化的方案。通过组合双MAC（乘法累加引擎，通常用于高性能DSP应用）等媒体处理硬件和存储器管理能力（便于实现简化的企业级编程模式和风格）等典型RISC特性，汇聚式可以实现这样的方案。
2  发展中的媒体播放器市场
目前，引起业界极大兴趣的消费电子设备之一是具有视频功能的便携式媒体播放器，该市场在全球范围内持续增长，iSuppli公司2007年曾预测发货量在2008年达到1.19亿个。虽然此类产品的早期产品采用1.8英寸的小显示器，在较新的设备中，显示器尺寸正在逼近4英寸。
显示面积的增长要求使用更为鲁棒的技术来完成媒体解码。如果编解码器和压缩比保持不变，更高的视频分辨率则意味着需要消耗更多的计算能力来完成解码。如果为减少存储量而提高了媒体的压缩比，可能要求更高的处理能力来解压图像流。编码格式控制着决定回放质量的三个最重要的参数：对原始内容的保真度、对发送或存储数据的显示数据的压缩比，以及解码器处理性能。因而，编解码器是先进PMP（便携媒体播放器）设计的关键器件。
3  领先PMP的编解码器
可由PMP回放的视频内容有很多种不同的格式。成功的播放器必须支持多种格式来满足消费者对“通用”回放能力的要求。在这些格式中，有些可能用于播放过去遗留下来的老格式内容，同时随着新标准的实施和传播渠道的变化，格式在不断地发生变化。
另外，人们所倾向的媒体格式还因所处的不同地区而不同，随着便携式播放器逼近广播电视标准分辨率，这种区域性变得更为突出。其它增值功能如Wi-Fi、移动电视和游戏则增加了一些新的要求。代码转换是另一个有用的特性，通过它可把下载的视频转换成PMP可播放的格式。
然而，同最熟悉的MPEG-2/4标准相比，RMVB、Flash和H.264等算法更为复杂并消耗多得多的处理能力。
4  数字版权管理
随着内容所有者推动更广泛的保护，对PMP和类似设备支持DRM的要求正在变得更为严格。结果，产品开发商将不得不在安全授权等方面采取更强有力的措施，保证只有授权用户可以访问受保护的数字媒体或个人数据。
为了在下载或上传期间保护数据传送，将有必要采用基于集成硬件的安全措施（目前还不多见），以保护个人密钥并安全地处理密钥交换。目前还没有哪个DRM方案被广泛采纳，这些方案目前相互之间也不兼容。
DRM是消费设备不得不解决的难题。支持最新标准是产品必须考虑的关键因素。没有人会对制造商的存货感兴趣，消费者购买的产品因DRM不兼容将变成无用之物。
5  媒体播放器市场的计算引擎
前沿的PMP市场瞬息万变，因此在竞争压力增大和一些领先功能特性泛滥到影响销售价格之前，成功的制造商必须迅速进入市场，以获得领先的市场份额。这需要采用一种基于灵活的硬件平台之上的设计方法，可以针对最新的功能特性快速定制产品，进而快速打入市场。
一些PMP制造商选择使用两个处理器，一个MCU用来完成人机界面驱动和外围功能的控制处理，一个信号处理器来处理实时媒体流解码。也有一些制造商选择使用一个处理器和一个ASIC，分别用来处理控制逻辑和媒体。第三种方法是使用一种SoC方法，把板上的处理器、硬件编解码器或DSP组合起来。还有一种方法是使用汇聚式，由一个处理器内核来执行控制和媒体处理任务。所有这些方法都在BoM成本、功耗、设计灵活性和上市时间之间进行了折中。
表1给出了前述PMP设计方法的优缺点。专用的固定功能硬件显然会对NRE（一次性工程费用）、上市时间和灵活性有负面影响。多芯片（不管是MCU加ASIC还是MCU加DSP）的缺点是BoM成本和系统功耗较高。
表 1  PMP 设计方法的优缺点
 MCU和DSP MCU和ASIC SoC 汇聚式
上市时间 非常短 长 最长 非常短
灵活性 很高 低 低 很高
BoM成本 高 低 非常低 非常低
功耗 高  低 最低 非常低
NRE 低 高 最高 低

如果做得好，SoC在BoM成本方面极具竞争力。同时，如果SoC是定制的而不是ASSP，NRE也会非常高。而基于强大的可编程单内核嵌入式处理器的设计平台以突出的综合性能胜出。这种方案的灵活性允许在一个通用硬件平台上实现面向多个标准和地区的各种产品，其NRE也是可忽略不计的。
从这个表可以看出，灵活性最高和上市时间最短的平台是第一列和第四列，它们属于完全可编程方案，这很重要。这类方案的很多功能都有现成的软件模块可用，开发周期可以非常短。固定功能逻辑方法（第二列和第三列）的长期BoM成本可能比较低，但代价是失去占有市场份额的先机，以及丧失从初期用户和早期主流用户获得高额利润的机会。此外，当产品进入市场时，PMP的功能、格式或DRM可能已经发生了变化，采用这类方案的产品可能遭遇尚未入市即过时的尴尬。