淺談ARM Cortex-M的音頻性能

近年來,便攜式音樂播放器大放異彩,備受人們喜愛。其中的原因有很多,例如海量的壓縮音樂內容,數據存儲成本不斷下降、操作簡便和輕鬆訪問不同流行元素的在線音樂內容。消費者對下一代音樂播放器日益挑剔,期盼更長的音頻播放時間、更豐富的聆聽體驗。

  由此誕生了Cortex-M系列,這是新一代ARM低成本微處理器,採用低功耗設計。Cortex-M3內核和最近發佈的Cortex-M4內核基於哈佛架構的3級流水線並採用Thumb-2指令集架構(ISA),內存要求更低。但這些MCU能否勝任音頻處理任務?它們能否打造更出色的傾聽體驗,滿足人們的期望?

  爲了分析這些處理器是否適合處理音頻,首先我們以MP3×××和均衡器爲例,大致瞭解一下音頻×××和後處理等音頻部件中常用音頻處理模塊實施方案,然後按照高效實現這些模塊對處理器指令集架構的要求,對模塊加以分類。

  我們重點從指令集角度來探討Cortex-M3和Cortex-M4內核在音頻處理方面的優勢。爲此,我們先討論不同音頻部件的一些模塊代碼示例,隨後分析這些處理器在循環和指令方面的獨到優勢,最後,將展示流行音頻編×××和音頻後處理部件的典型性能指標以佐證這些處理器內核的音頻能力。

  音頻處理模塊的功能塊

  爲了分析音頻處理器要求,現先從音頻處理模塊所涉及的功能塊,即音頻編×××和音頻後處理部件談起。本節框圖中的模塊用顏色標爲3種不同類別。綠色表示乘加(MAC)密集模塊、紅色表示MAC和控制代碼混合模塊、藍色表示控制代碼模塊。

  音頻編×××

  互聯網提供了大量壓縮音頻數據,必然要求音樂播放器支持多種流行的音頻×××。音頻編碼器的處理功能涉及一系列功能塊,我們接下來回顧一下。

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