비디오 코어

VideoCore
Broadcom VideoCore 프로세서는 인기 있는 라즈베리 파이 마이크로 컴퓨터 제품군을 지원합니다.

VideoCore는 원래 Alphamosaic Ltd가 개발한 저전력 모바일 멀티미디어 프로세서이며 현재는 Broadcom이 소유하고 있습니다.2차원 DSP 아키텍처를 통해 저전력 [1]사용률을 유지하면서 소프트웨어에서 다수의 멀티미디어 코덱을 디코딩(부호화)할 수 있을 만큼 유연하고 효율적입니다.반도체 지적재산권 코어(SIP 코어)는 지금까지 Broadcom SoC에서만 발견되었습니다.

기술적 세부사항

멀티미디어 시스템의 제약

모바일 멀티미디어 디바이스는 많은 고속 비디오 처리를 필요로 하지만 배터리 지속 시간이 길기 때문에 저전력입니다.ARM 프로세서코어는 와트당 IPS 수치가 높지만(따라서 휴대폰 시장을 지배하고 있습니다), 완전한 시스템을 위해서는 비디오 가속 코프로세서와 디스플레이 컨트롤러가 필요합니다.이러한 칩 사이를 고속으로 통과하는 데이터의 양은 소비 전력을 증가시킵니다.전문 코프로세서는 지연에 대한 throughput에 최적화되어(코어와 데이터 병렬은 많지만 클럭 속도는 낮다), 미디어 처리용으로 설계된 명령어 세트와 메모리 아키텍처(예: 포화 연산 및 전문 데이터 포맷의 처리)가 있습니다.

3차원 엔진

비디오 코어Rasberry Pi 1, 2, 3에 있는 IV-AG100-R은 OpenGL ES 2.0 및 OpenVG 1.1을 완전히 지원하는 것으로 문서화되어 있습니다.

3D 엔진은 다양한 서브시스템으로 구성되어 있으며 가장 풍부한 것은 QPU입니다.QPU는 16방향 단일 명령 다중 데이터(SIMD) 프로세서입니다.

각 프로세서에는 2개의 벡터 부동소수점 ALU가 있어 1개의 명령 사이클 레이텐시와 병행하여 멀티플 및 비멀티 연산을 수행합니다.내부적으로 QPU는 4사이클에 걸쳐 4배 멀티플렉스된 4방향 SIMD 프로세서이므로 특히 4개의 픽셀 스트림을 처리하는 데 적합합니다."라고 Broadcom의 VideoCore® IV 3D Architecture Reference Guide는 말합니다.[1]

「QPU는, 최대 4개의 슬라이스라고 불리는 그룹으로 편성되어 있어, 특정의 공통의 자원을 공유하고 있습니다」라고 이 문서는 계속합니다.cf.정점과 셰이더.

이러한 「슬라이스」는, 대략 AMD의 컴퓨팅 유닛에 대응합니다.

적어도 VC 4(예를 들어 Rasberry Pi)는 S3 Texture Compression(S3TC)[2]을 지원하지 않습니다.또한 Adaptive Scalable Texture Compression(ASTC)도 지원하지 않을 수 있습니다.

비디오 압축 알고리즘

H.263, H.264/MPEG-4 AVC, MPEG-4, MPEG-2, MPEG-1, H.265, Daala, Theora, VP8 및 VP9와 같이 현재 널리 사용되고 있는 비디오 압축 알고리즘 중 Broadcom의 VideoCore 제품은 하드웨어 액셀러레이션을 지원합니다.경우에 따라서는 압축 해제만, 압축만 또는 둘 다 특정 해상도(720p 또는 1080p), 특정 프레임 속도(초당 30 또는 60프레임)까지 가능합니다.

VideoCore의 주요 기능

  • 처음부터 비디오 처리를 염두에 두고 작성된 명령어 세트.예를 들어, 두 개의 밝은 픽셀의 합이 어두운 값으로 '감기지 않도록' 포화 산술입니다.
  • 비교적 낮은 클럭 속도로 비디오 데이터를 병렬 연산하기 위한 그래픽 처리 장치 배열.
  • 매우 높은 통합성으로 CPU, GPU, 메모리 및 디스플레이 회로를 1개의 칩에 장착하여 고속 오프칩 버스를 구동하는 데 따른 전력 부하를 줄입니다.

변종

VideoCore I 기반 VC01은 SCH-V540, SCH-V4200, SCH-V490 [3]등 다양한 삼성 전화기에 비디오 및 멀티미디어 기능을 제공합니다.

VideoCore II 기반의 VC02/BCM2722 프로세서는 애플의 5세대 [4]iPod용 비디오 기능을 제공합니다.

VideoCore III 기반의 BCM2727 프로세서는 Nokia N8에 비디오, 스틸 및 3D 그래픽 기능을 제공합니다.

VideoCore IV BCM2763 프로세서는 VideoCore III의 1080p 인코딩 및 디코딩 지원, 고해상도 카메라 지원, 고속 2D 및 3D 그래픽스 모두 매우 낮은 전력으로 향상되었습니다.Nokia 808 PureView,[5] Roku 하드웨어 일부 버전 및 Rasberry Pi(버전 1/2의 경우 2835/2836 모델)[6]에 사용됩니다.

VideoCore IV BCM28155 프로세서는 BCM28155 칩셋의 듀얼 코어 ARM Cortex-A9 CPU를 통해 1080p 인코딩 및 디코딩을 지원하며 향상된 2D 및 3D 그래픽스를 지원합니다.삼성 갤럭시S II 플러스, 삼성 갤럭시 그랜드, 아마존 파이어 TV 스틱에 사용된다.

VideoCore V BCM7251 프로세서는 2160p60 디코드 및 트랜스코드 또는 듀얼 1080p60 인코딩/디코딩을 지원하며, 듀얼코어 ARM Cortex-A15 듀얼 CPU 코어에서 향상된 코덱 지원(H.265), DDR3 및 DDR4 지원, USB 3.0, PCIe, 기가비트 이더넷 및 802.11ac를 지원합니다.

VideoCore SIP 블록을 채택한 SoC 표

SoC GPU CPU 최대 디스플레이 디바이스의 이용
마이크로아키텍처 주파수(MHz) 명령 집합 마이크로아키텍처 코어 주파수(MHz)
VC01 비디오 코어 1 없음. CIF
목록.
  • 삼성 SCH-V490, 삼성 SCH-V420, 삼성 SCH-V450, 삼성 SCH-V4200, 삼성 SCH-V540, 삼성 SCH-X699,
BCM2702(VC02) 비디오 코어 2 없음. SD PAL/NTSC
목록.
  • TCL D308, TCL D918, 삼성 SPH-B3100, 삼성 SPH-P730, Sandisk v-mate, BenQ S700, O2 X3, 닌텐도 Play-yan, Sagem My MobileTV,
BCM2705(VC05) 비디오 코어 2 없음. SD PAL/NTSC
BCM2091 비디오 코어 4 없음. 미지정
BCM2722 비디오 코어 2 없음. SD PAL/NTSC
목록.
BCM2724 비디오 코어 2 없음. SD PAL/NTSC
BCM2727 비디오 코어 3 없음. HD 720p
목록.
BCM11181 비디오 코어 3 없음. HD 720p
BCM2763 비디오 코어 4 없음. 풀HD 1080p
목록.
BCM2820 비디오 코어 4 ARMv6 ARM1176 1 600 풀HD 1080p
BCM2835 비디오 코어 4 250 ARMv6 ARM1176 1 700 풀HD 1080p
목록.
BCM2836 비디오 코어 4 250 ARMv7 Cortex-A7 4 900 풀HD 1080p[a] 라즈베리 파이 2[7]
BCM2837 비디오 코어 4 300 ARMv8 Cortex-A53 4 1200 풀HD 1080p[a] 라즈베리 파이 3[7]
BCM11182 비디오 코어 4 없음. 풀HD 1080p
BCM11311 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 2 풀HD 1080p
BCM21654 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 + Cortex-R4 1+1 풀HD 1080p
목록.
BCM21654G 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 1 최대 1000 HD 720p
BCM21663 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 1 최대 1,200 HD 720p
목록.
  • K-Touch W68, K-Touch W70
BCM21664 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 1 최대 1000 HD 720p
BCM21664t 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 1 최대 1,200 풀HD 1080p
목록.
  • 삼성 갤럭시 에이스 스타일, 삼성 갤럭시 트렌드 플러스(GT-S7580), 삼성 갤럭시 S Duos 2
BCM28150 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 2 풀HD 1080p
목록.
  • Android OS를 실행할 수 있을 만큼 강력한 3G 베이스밴드 처리를 목표로 합니다.
BCM21553 비디오 코어 4 ARMv6 ARM11 1 풀HD 1080p
목록.
BCM28145/28155 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A9 2 1200 풀HD 1080p
목록.
BCM23550 비디오 코어 4 ARMv7 Cortex-A7 4 1200 풀HD 1080p
목록.
  • HTC Desire 601 듀얼 SIM, XOLO Opus-HD,[10] 삼성 갤럭시 그랜드 Neo, K-Touch W96, K-Touch W98
BCM7251 비디오 코어 5 ARMv7 ARM Cortex-A15 2 1666 4K 2160p
BCM2711B0 비디오 코어 VI 500 ARMv8 ARM Cortex-A72 4 1800 듀얼 4K 2160p 라즈베리 파이 4B[11]
SoC 마이크로아키텍처 주파수(MHz) 명령 집합 마이크로아키텍처 코어 주파수(MHz) 최대 디스플레이 디바이스의 이용
GPU CPU
  1. ^ a b 편집/boot/config.txt스캔 카운트와 픽셀 클럭을 변경함으로써 높은 해상도를 얻을 수 있습니다(2560 x 1080).[9]

비디오 코어 제품

VideoCore 칩은 완전한 애플리케이션을 실행할 수 있습니다.데이터를 공급 및 수집하기 위해 별도의 프로세서가 필요한 단순한 비디오 DSP 칩이 아닙니다.그러나 일반적으로 기업들은 기존 ARM 기반 설계에서 대량의 애플리케이션 코드를 이식하는 데 큰 위험을 감수하기보다는 새로운 기술을 신중하게 도입하는 것을 선호하기 때문에 실제로는 단순한 가속기처럼 사용되는 경우가 많습니다.또, DSP 이외의 태스크에서는, VideoCore 는 최적인 전력 효율이 되지 않는 경우가 있습니다만, 예를 들면, 일반적인 비멀티미디어 태스크에서는 32비트 이상의 버스폭을 필요로 하지 않는 경우가 거의 없는 반면, VideoCore 설계에서는 복수의 와이드 버스폭 코어를 채용하고 있습니다.Apple의 비디오 iPod는 이러한 접근방식의 좋은 예입니다.

저소비전력 노트북은 저소비전력 프로세서와 그래픽 칩을 사용하기 때문에 풀프레임 레이트로 비디오를 재생하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다.완전한 operating system을 VideoCore 칩에 포팅하는 것은 바람직하지 않고 실용적이지 않으므로 비디오 디코딩만 비디오 액셀러레이터 보드에 오프로드하면 됩니다(BCM70015 [citation needed]칩 사용 등).

Blu-ray 플레이어는 저전력 비디오 액셀러레이터로도 사용할 수 있습니다.

VideoCore 칩은 보통 ARM 기반 칩과 함께 사용되었으며, 최신 칩에는 VideoCore 및 ARM 프로세서가 탑재되어 있습니다.

Linux 지원

주요 기사:무료 오픈 소스 그래픽스 디바이스 드라이버» Broadcom

2014년 2월 28일, 라즈베리 파이 2주년 기념일에 Broadcom은 라즈베리 파이 재단과 함께 VideoCore IV 그래픽 코어의 완전한 문서와 3절 BSD 라이센스로 [12][13][14]그래픽 스택의 완전한 소스 릴리스를 발표했습니다.

다만, 드라이버의 일부만이 오픈 소스로서 릴리스 되고 있습니다.모든 비디오 액셀러레이션은 오픈 소스가 아닌 독자적인 GPU용으로 코드화된 펌웨어를 사용하여 이루어집니다.SoC 자체는 부팅 [15]시 VideoCore의 VPU에 로드되는 ThreadX 기반의 RTOS에 의해 관리됩니다.

VideoCore 기반 시스템의 아키텍처 개요는 Herman Hermitage에 의해 편집되어 [16]GitHub에서 이용할 수 있습니다.

2014년 6월, Emma Anholt는 VC4(VideoCore 4)[17]용 무료 드라이버(DRM/KMS 드라이버 및 Galium 3D 드라이버)를 개발하기 위해 Intel을 떠나 Broadcom으로 이동했습니다.일주일 후,[18][19] 그녀는 주목할 만한 진전을 보고했다.

저는 거기서 오픈 소스 개발자로서 새로운 역할을 맡게 되었습니다.저는 2708 (2835)용 MIT 라이선스 Mesa 3D 드라이버와 커널 DRM 드라이버를 만드는 일을 할 예정입니다.이것은 라즈베리 파이에 있는 칩입니다.

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자유 라이센스가 부여된 3D 그래픽 코드는 2014년 [20]8월 29일 Mesa에 적용되었으며 Mesa 10.3의 일부로 처음 출시되었습니다.

시장 경쟁사

유사한 모바일 멀티미디어 칩 제품군으로는 Adreno, Texas Instruments OMAP, Nvidia Tegra, AllWinner A1X 및 Freescale i가 있습니다.MX. 그래픽 처리 장치 배열이 있는 ARM 기반입니다.

데이터 소스

Broadcom YouTube[21] 페이지에는 비디오 처리 능력을 보여주는 비디오가 있지만, 그 웹사이트는 제품 개요만 제공합니다.상세 데이터 및 개발 도구는 NDA에서만 사용할 수 있으며, 이후 매우 많은 유닛을 판매하는 제조업체에서만 사용할 수 있습니다.그러나 2014년 2월 28일, 라즈베리 파이 2주년 기념일에 Broadcom은 라즈베리 파이 재단과 함께 비디오 코어 IV 그래픽 코어의 완전한 문서와 3절 BSD 라이센스로 [12][13]그래픽 스택의 완전한 소스 릴리스를 발표했습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Alphamosaic Ltd > Technology – VideoCore, 2003년 2월 9일 아카이브 완료.
  2. ^ "Can I play Morrowind with OpenMW on other platforms like the Raspberry Pi?".
  3. ^ https://media.corporate-ir.net/media_files/irol/11/114961/2006AnalystDay/Yossi_Cohen.pdf[베어 URL PDF]
  4. ^ Ecker, Clint (20 October 2005). "Video iPod: Vivisection". Ars Technica. Retrieved 29 March 2008.
  5. ^ "Archived copy". Archived from the original on 13 January 2013. Retrieved 23 January 2013.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  6. ^ "BCM2835 - Raspberry Pi Documentation".
  7. ^ a b c "Raspberry Pi FAQs - Frequently Asked Questions".
  8. ^ "Roku 2 XS Teardown". My Cable Alternatives. 28 July 2011.
  9. ^ "STICKY: HOWTO: Create Custom HDMI modes - Page 3". Raspberry Pi Forums. Retrieved 24 September 2019.
  10. ^ "Opus HD". Xolo. Archived from the original on 10 October 2014.
  11. ^ "Raspberry Pi 4 Review: The New Gold Standard for Single-Board Computing". Tom's Hardware. 28 August 2019. Retrieved 24 September 2019.
  12. ^ a b "Raspberry Pi marks 2nd birthday with plan for open source graphics driver". 28 February 2014.
  13. ^ a b "A birthday present from Broadcom". Raspberry Pi. 28 February 2014.
  14. ^ "Android for All: Broadcom Gives Developers Keys to the VideoCore Kingdom". www.broadcom.com. Retrieved 24 September 2019.
  15. ^ Hermitage, Herman (21 March 2015). "Fun and Games with the Videocoreiv Quad Processor Units". GitHub.
  16. ^ "hermanhermitage/videocoreiv". GitHub.
  17. ^ "Eric Anholt Leaves Intel's Linux Graphics Team For Broadcom". 17 June 2014.
  18. ^ "VC4 Linux driver". GitHub. Archived from the original on 22 July 2014. Retrieved 22 June 2014.
  19. ^ "VC4 driver week 1". 22 June 2014. Archived from the original on 16 August 2014.
  20. ^ "vc4: Initial skeleton driver import". The Mesa 3D Graphics Library. 9 August 2014.
  21. ^ "Broadcom Limited". YouTube.