프로세서 기반형 Video 디코딩의 유연성 제공, ‘텐실리카 Diamond Standard

텐실리카

새로운 Diamond VOD 엔진은 일반 CPU와 함께 Video 가속기에 기반한 하드웨어를 사용함으로써 기존 방식과는 차이가 있다. Diamond Video 코어는 시스템 호스트 CPU에서 모든 비트스트림 분석을 포함해 전반적인 Video 디코딩 작업을 오프로드 한다.텐실리카(www.tensilica.com)는 시스템온칩(SoC) 설계에서 복수 표준 및 멀티 해상도 Video에 최적화된 새로운 Diamond Standard Video 프로세서 엔진 4종을 출시했다. 이와 더불어 텐실리카는 컨피규러블 프로세서 Xtensa의 7세대 버전인 Xtensa LX2 및 Xtensa 7을 출시한다고 밝혔다. 텐실리카의 래리 프리치와라(Larry Przywara) 모바일 멀티미디어 마케팅 디렉터는 “세계의 주요 휴대전화 제조사가 텐실리카의 HiFi 오디오 엔진과 Video 인코더/디코더가 결합된 SoC를 채택했다.”“새롭게 선보이는 텐실리카의 Diamond Standard 프로세서 및 Xtensa 역시 저전력, 고성능 애플리케이션 시장에서 매력적인 솔루션이 될 것으로 기대한다.”고 말했다.Diamond Standard Video Engine, 38xVideo 제품군모바일 핸드셋과 PMP(Personal Media Player)에 최적화된 Diamond Standard Video 서브시스템은 H.264 메인 프로파일(Main Profile), VC-1 메인 프로파일, MPEG-4 ASP(Advanced Simple Profile), MPEG-2 메인 프로파일을 포함해 720×480(NTSC) 및 720×576(PAL)의 해상도를 갖춘 모든 VGA 및 SD(standard definition, D1으로도 알려짐)급 Video 코덱을 지원하도록 프로그램 할 수 있다. 또한 이 제품들은 QCIF, QVGA, CIF, VGA처럼 더 낮은 해상도까지 지원한다.프로세서 기반형 Video 디코딩의 유연성 제공오늘날 모든 Video 솔루션을 위한 오디오/Video 시스템에서 얼마만큼 적절하게 Video 데이터를 디코딩할 것인가 하는 효율성을 따져야 하는 상황에 이르렀다. 인터넷과 하드디스크를 통한 대용량의 고화질 Video의 처리는 이전의 전통적인 방식인 (원가를 절감할 수 있는) 소프트웨어 Video 디코딩으로 감당하기에 너무나 벅찬 것이 현실이다. 따라서 설계자가 애플리케이션을 위한 Video 디코더를 이식할 때,쪾 전통적인 RISC CPU + 하드웨어 가속 블록 방식쪾 전통적인 RISC CPU + 하드웨어 가속 블록 + 미디어 DSP 오프로드 엔진을 포함한 방식쪾 컨피규어된 Video 프로세서에 모든 Video 디코딩을 담는 방식의 3가지 방식의 설계방법 중 한 가지를 선택해야 한다. 그러나 RISC CPU를 기반으로 한 전통적인 접근법은 새로운 하드웨어 블록의 추가 요구시 새로운 칩을 설계해야 하며 최종 제품 역시 수정해야만 한다. 만약 미디어 DSP 프로세서 기반이라면 어려운 알고리즘은 여전히 RTL 바깥쪽 프로세서에 이식된 채로 있다. 이는 소프트웨어의 작은 변화에도 새로운 알고리즘을 요구하며, 하드웨어 RTL 블록에도 영향을 미친다. 특히 프로세서와 RTL 블록 사이의 과도한 버스 트래픽을 일으킬 수 있다.새로운 Diamond VOD 엔진은 일반 CPU와 함께 Video 가속기에 기반한 하드웨어를 사용함으로써 기존 방식과는 차이가 있다. Diamond Video 코어는 시스템 호스트 CPU에서 모든 비트스트림 분석을 포함해 전반적인 Video 디코딩 작업을 오프로드 한다. 일반적인 하드웨어 가속기는 모션 측정과 같은 픽셀 프로세싱 기능을 오프로드하며, 시스템 컨트롤러에서 대규모 연산의 부담(연속형 호스트 CPU 오버헤드의 100MHz 이상)을 남긴다.기존의 CPU 및 가속기로 구성되는 일반 솔루션은 데이터를 셔플링 할 때 시스템 버스에서 낭비되는 엄청난 양의 전력을 소비한다. Diamond Video 엔진이 Video 작업을 수행하기 위해 사용되지 않을 때, 이 엔진들은 다른 시스템 작업을 수행하기 위해 이용할 수 있는 범용 CPU 전력의 500Dhrystone MIPS 이상의 바로 이용할 수 있는 리소스이다. 반면, 전용 Video HW 블록은 전혀 재사용되지 않는다. Diamond Video 엔진은 프로그램이 가능하며, 따라서 향후 등장하게 될 미래형 Video 표준을 호스트할 수 있다. 그밖에도 Diamond Video 엔진은 소형 풋프린트에서 이러한 장점을 제공하며, 130nm 반도체 공정에서 8mm2(프로세서 로직 및 부착형 로컬 메모리 포함)만 차지할 정도로 작다.메인 프로파일 디코더, CABAC 디코딩 포함Diamond Standard Video 엔진은 네트워크 추상 계층(network abstraction layer), 픽처 계층(picture layer), 슬라이스 계층(slice layer), 비트스트림 분석, 엔트로피 디코딩 및 엔코딩을 포함하며, 코어상의 소프트웨어에 있는 핵심적인 Video 처리 기능을 담당하고 있다. 여기에는 H.264 메인 프로파일 디코더에서 연산 작업이 까다로운 CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding) 디코딩이 포함되어 있다. 대부분의 다른 솔루션들은 H.264 메인 프로파일 디코더를 생략하고, 프로그래밍이 불가능한 별도의 복잡한 하드웨어 블록에서 이를 구현한다. 또한 H.264 메인 프로파일 디코더는 소비전력을 상당히 증가시키는 700MHz의 일반 CPU 작업량 이상을 필요로 한다. 텐실리카는 ISE(instruction set extensions)에서 CABAC를 구현함으로써, 일반적인 CABAC 하드웨어 블록 영역의 절반 이하에서 낮은 MHz 및 전력 효율이 높은 CABAC를 생성할 수 있다.4가지 Diamond로 시장 요구 충족Diamond Video 제품군은 베이스라인(Baseline) 및 메인 프로파일 솔루션 두 가지를 모두 제공한다. 메인 프로파일은 뛰어난 데이터 압축과 Video 품질을 제공하며, 고기능 핸드셋과 PMP 애플리케이션에 적합한 D1과 더 높은 해상도에서 선호되는 코딩 구조이다. 이에 반해 대부분의 다른 SOC 설계용 Video 솔루션들은 베이스라인 프로파일 Video만 구현한다.텐실리카 한국지사의 연명흠 대표는 “텐실리카의 Diamond Standard 코어는 엔지니어가 필요 없을 정도로 필요한 기능을 최적화 했다.”면서 “쉽고 빠른 칩 개발을 통해 2개월이면 SoC 개발을 완료할 수 있다.”고 설명했다.컨피규러블 프로세서, Xtensa LX2/7Xtensa LX2와 Xtensa 7 두 제품은 모두 이전 모델과 비교해 아키텍처가 개선되었으며, 내장형의 온더플라이(on-the-fly) ECC(Error Correcting Code)를 활용할 수 있게 했다. 이 같은 특징은 데이터 무결성(data integrity)과 오류 복원력(error resiliency)이 핵심적인 요소인 스토리지, 네트워킹, 오토모티브, 트랜잭션 프로세싱 애플리케이션에서 매우 중요하다.컨피규러블 특징 통해 낮은 전력과 높은 성능 구현기본적인 Xtensa 명령세트 아키텍처는 Xtensa 7과 Xtensa LX 프로세서 코어 모두에 공통으로 해당되며, 레거시(legacy) 고정형 아키텍처 코어 대비 낮은 소모 전력 및 높은 성능을 제공한다. 이번에 발표한 두 코어 모두 완벽한 컨피규러블의 특성을 갖추고 있으며, 설계자들은 텐실리카의 특허 자동 프로세서 생성기를 이용해 특정 애플리케이션에 대한 명령을 기본적인 프로세서에 추가할 수 있다.이전 세대 제품과 비교해 새로운 Xtensa 7과 Xtensa LX 프로세서 코어 모두에 몇 가지 기능을 추가로 적용했다.쪾 SOC 설계의 비성능 결정(non-performance-critical) 경로에서 미세 조정 및 전력을 낮추기 위한 버퍼링 PIF (Processor Interface)의 향상된 설계자 옵션쪾 로컬 명령 및 데이터 메모리와 동시에 시스템 버스에 대한 한정된 시스템 인터페이스를 고속화시키는 광범위한 인터페이스를 구성하는 옵션쪾 TIE(Tensilica Instruction Extension) 언어를 위한 향상된 인프라는 대규모 개발 팀과 회사들이 사전 설계식 TIE 모듈을 위한 저장고를 공유하기 위해 여러 개의 TIE 파일을 조절 할 수 있도록 하는 기능을 제공한다. 텐실리카 엔진 디코더 인코더 베이스라인 프로파일 D1 H.264 베이스라인 프로파일 Diamond 381 Video MPEG-4 단순 프로파일 없음 VC-1/WMV9 단순 프로파일 MPEG-2 메인 프로파일 H.264 베이스라인 프로파일 Diamond 383 Video MPEG-4 단순 프로파일 MPEG-4 단순 프로파일 VC-1/WMV9 단순 프로파일 MPEG-2 메인 프로파일 메인/고성능 프로파일 D1 H.264 메인 프로파일 Diamond 385 Video MPEG-4 고성능 단순 프로파일 없음 VC-1/WMV9 메인 프로파일 MPEG-2 메인 프로파일 H.264 메인 프로파일 Diamond 388 Video MPEG-4 고성능 단순 프로파일 MPEG-4 고성능 단순 VC-1/WMV9 메인 프로파일 프로파일 MPEG-2 메인 프로파일

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조진현 (webmaster@techworld.co.kr)

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