对数字电视机顶盒软硬件标准统一的探讨

2010-02-21 14:54:55 来源:电子工程设计
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       数字电视机顶盒因为广电的市场割据,标准不统一,历经了长期的混乱。很多广电运营商已经感受到了这种混乱给机顶盒的售后服务、功能升级等带来了很大的困难,同时也感觉到机顶盒如果不能形成开放标准的市场化规模化生产,广电的数字化将永远以机顶盒为主。在数字化两三年后,很多机顶盒已经过了保修期,广电不得不承担起机顶盒售后服务的重任,在很多广电还没有把老的标清机顶盒债务偿还完毕的时候,高清双向又开始迅速起步。高清电视的普及靠送高清机顶盒恐怕很不现实。普遍认为,机顶盒和数字一体机的市场化普及,可以帮助广电摆脱机顶盒的包袱。但市场化的前提是必须要有开放透明的规则和统一的标准,才能做到真正的开放。

  有的人认为真正的开放要从统一硬件开始,这确实是一个很大的命题。要实现硬件架构完全统一的目标,不知道有多少个芯片厂家要关门。如果机顶盒硬件统一这个理想实现了,就意味着机顶盒和一体机可以批量生产,直接进入大卖场。对这个讨论引起关注的最应该是芯片厂家,这无疑是要在数字电视界发动一场革命。

  但是,即使是高度透明化的PC界,也没有实现硬件的完全统一,仅仅实现了标准的统一和透明,然而他们迅速发展的经验可以借鉴。PC机产业的高度统一有几个条件,核心的CPU指令统一兼容。也就是说,各个软件经过编译之后的机器码必须是统一的,不需要源代码重新编译就可以直接使用。软件接口统一透明,硬件的BIOS接口标准化、透明化,可以屏蔽底层硬件的多样化。南北桥可以使用不同公司的芯片,以及不同公司的CPU,这样在硬件层不会形成独家垄断,就连CPU也有激烈的竞争。

  于是,在透明开放的BIOS之上就有了各种操作系统的竞争。所以说,微软是在有了BIOS之下的软硬件统一透明标准之后才在激烈的市场竞争中诞生的,与其竞争的操作系统还有Mac OS Linux等。有了微软的操作系统,才实现了高度的软硬件分离,计算机软件和硬件才在各自的轨道上激烈竞争,从而推动了IT业的快速发展。

  对于机顶盒技术的开放,也必须先从硬件说起。目前机顶盒芯片所采用的CPU可谓琳琅满目,要实现机顶盒的市场化,统一机顶盒CPU是首先要做的事。

  从目前的CPU市场状况来看,提供精简指令集CPU的公司众多,竞争比较激烈。比较著名的有ARM、MIPS、PowerPC、ARC等。因为ARM的开放性最高,性价比高,用户量最大,普及程度较高,数字电视机顶盒CPU有向ARM CPU统一的迹象。高速低功耗是它的一大特色,像iPhone等高端手机芯片就选用了ARM1176。随着机顶盒芯片的速度越来越高,很多没有高端CPU的机顶盒芯片厂家转向了ARM1176CPU,甚至Cortex-A9多核CPU,多家公司的上网本也选用了ARM11。据公开的资料,Cortex-A9其性能已经超过了Intel的ATOM CPU。

  PowerPC是一款性能优越的CPU,有很大的伸缩性,源自于IBM,所有PowerPC指令使用32位长指令,由IBM和Motolora生产,著名的苹果G系列Macintosh电脑就曾经全部采用PowerPC,这种电脑在当时被用于需要大量运算的图片处理等方面。MIPS的32位RISC CPU也曾被大量应用于机顶盒芯片中,其特点是浮点运算能力强。PowerPC和MIPS也都曾是优秀的CPU,被用于任天堂、微软Xbox游戏机以及工作站等场合。

  ARC CPU是一种可配置的性价比较高的CPU,在标清机顶盒上用量很大,主要用户是富士通。但在高端CPU方面却后劲不足。

  占机顶盒芯片首位的ST,标清芯片使用的是自主的ST20 CPU,该CPU虽然是RISC架构,但却不是等长指令,用在机顶盒芯片中还要消耗对实时解码器管理的开销,虽然标有较高的频率,但实际速度并不很高。ST在高清机顶盒上,采用了ST40 CPU,ST40的基础是SH4,是日立公司所研制,但现在ST的高清芯片CPU也要转向ARM。

  去年9月25日Intel推出了适用于网络电视的CE4100,引起了广电行业的关注。因为它是第一个IA架构的数字电视专用芯片,网络电视本来就是站在广电的对立面,一旦普及,在开放的网络环境下,CA的CW共享将会让广电的加密系统形同虚设,这对广电来说绝对是一个梦魇。但站在软件工程师的立场和软件来源丰富的角度来讲,Intel IA架构(Intel Architecture)的CPU肯定是首选。
然而从功耗上看,大家都知道Intel PC机的CPU用起来像个小电炉,光散热就是一道难题,即使很多使用低功耗ATOM CPU的上网本厂家,也因为散热问题不好解决而失败。而台式机对电源功耗的要求较高,使得在这条路上走了很久的Intel,在应对低功耗要求的机顶盒领域时短时间内有些适应不过来。搞过单片机的人都知道,复杂指令(CISC)与精简指令(RISC)相比,每完成一个动作前者所耗费的时钟周期个数比后者多出很多,所以在同样的性能下,CISC是天生的高耗能。Intel只有靠提升工作频率、改进芯片工艺来降低功耗。但ARM的Cortex-A9多核CPU的出现,让Intel进入数字电视市场的道路并不平坦。
 
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