【レポート】

Spring Processor Forum 2005 - ARMが開発した2種類のオーディオ技術

1 OptimoDEとNEONの違い

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英ARMは「SPF(Spring Processor Forum) 2005」で、同社が開発した2種類のディジタルオーディオ用信号処理技術を個別に発表した。それぞれの講演が関連しているので、ここでは発表内容をまとめて紹介しよう。

同社の講演では、良く知られている事実をまず再確認した。ディジタルオーディオ機器、特に携帯型ディジタルオーディオプレーヤの市場が急速に拡大しているという事実だ。そして今後も、市場の拡大は続くとする。

ディジタルオーディオプレーヤの出荷台数推移。フラッシュ・メモリーを搭載したプレーヤが大きく伸びる。

ディジタルオーディオプレーヤの開発動向はかなり明確である。記憶容量をさらに増やし、電池動作時間をさらに長くする。ディジタルオーディオ信号を処理する回路は、消費電力をさらに下げなければならない。オーディオ信号処理回路に対する低消費電力化の要求は、ディジタルオーディオプレーヤだけでなく、オーディオ処理機能を備えた携帯電話機やPDAなどの電池動作機器でも同様である。

ディジタルオーディオプレーヤの電池動作時間を延ばすには、機器の消費電力を下げることが有効である。電池の容量向上にはあまり期待できない。

ディジタルオーディオを含めたさまざまなディジタル信号処理に関してARMは、ARMプロセッサコアのアーキテクチャを拡張することで対応してきた。まず1999年にARMv5TEでDSP命令拡張を、次いで2001年にARMv6でSIMD(single instruction multiple data)命令によるメディア拡張を導入した。そして2003年にはベルギーの技術開発企業を買収し、ディジタル信号処理技術「OptimoDE」を入手した。さらに2004年に発表したARMプロセッサアーキテクチャーARMv7では、ディジタルメディア処理をさらに強化したNEON技術を開発し、アーキテクチャーに組み込んだ。

ARMにおけるDSP対応の歴史。

ARMv5TEにおけるDSP拡張。MAC、飽和命令などを追加した。

ARMv6におけるSIMD拡張。60を超えるSIMD命令を追加した。

OptimoDEの構成。専用処理回路(ハードウエア)と処理アルゴリズム(ソフトウエア)を組み合わせる。

OptimoDEの仕様。専用処理回路(ハードウエア)はVLIWアーキテクチャ。

NEON技術。ARMv6におけるSIMD拡張をさらに強化した。64/128ビットのSIMD命令、浮動小数点演算対応などが強化点である。

少し捉えにくいのが、ディジタル信号処理技術OptimoDEとNEONの役割分担である。ARMではデータ信号処理でも、高い性能を要求する顧客にはOptimoDEを推奨するようだ。実装上は、OptimoDEはARMプロセッサコアとは別のコア(OptimoDE Data Engine)としてAMBAバスに接続される。ARMプロセッサコアの動作と無関係にメディアデータを処理するので、ユーザーはARMプロセッサのリソースを気にせずにシステムを設計できる。ただしユーザーは、OptimoDEという新技術を新たに取り込む努力を要求される。

一方、NEONはARMプロセッサコアの一部である。ARMアーキテクチャーの一部であるから、既存のARMユーザーが利用しやすい。ただし、ARMプロセッサコアの一部としてNEONは動くので、プロセッサのリソース配分を考慮してシステムを設計しなければならない。

OptimoDEとNEONの位置付け。NEONは、既存技術であるARMv6のSIMD拡張よりも高いメディア処理性能を提供する。さらに高い処理性能(あるいは、さらに低い消費電力)を要求する顧客には、OptimoDEで応える。

OptimoDEとNEONの実装上の違い。左がNEON技術。ARMプロセッサコアの一部として実装される。右がOptimoDE技術。別のコア(OptimoDE Data Engine)となる。ARMプロセッサコアの動作とは無関係に、ディジタル信号を処理する。

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インデックス

目次
(1) OptimoDEとNEONの違い
(2) OptimoDEとNEONのオーディオ実行性能


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