專利名稱：高效的基于字符處理的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及高效的字符表達和發(fā)生的移動處理器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
就用戶基數(shù)而言，中國是世界上最大的移動式通信市場，而且在未來幾年中將是產(chǎn)生世界最高的手機需求的市場。此外，由于2004年占世界生產(chǎn)量的約34％?？赏袊鞘澜缟献畲蟮氖謾C生產(chǎn)的中心。
隨著2.5G和3G移動網(wǎng)絡(luò)的引入，用戶可在其手機上享用帶寬達2Mbps。這為手機開創(chuàng)了一個全新應(yīng)用潮流的機會。下一代手機將具有生動的彩色顯示，并能提供視、音頻內(nèi)容，以及運行Java應(yīng)用。
中國的制造商正采取兩條路線來開發(fā)他們的移動電話。首先，許多基于中國的手機OEM正悄悄地采用源自臺灣公司的產(chǎn)品，諸如Arima，Acer，GVC，Inventec等。同時，他們也正在開發(fā)其自己的產(chǎn)品。但由于他們在手機設(shè)計方面缺少或沒有專長，故國內(nèi)的OEM正在推進與國外芯片生產(chǎn)商的關(guān)鍵聯(lián)合。
GSM已是一個很成功的移動網(wǎng)絡(luò)標準，它正在所有的五大洲動作，并聯(lián)到600000000以上的用戶。隨著無線數(shù)據(jù)應(yīng)用方面的不斷增長的需求，稱之為GPRS(General Packet Radio Sorvice通用分組無線電服務(wù))和CDMA 20001X的2.5G標準現(xiàn)今正為操作人員所采用。通過面向分組的數(shù)據(jù)傳輸，GPRS和CDMA都允許空中接口的有效使用。取決于電池負荷和干擾程度，它能提供高達100kbps的帶寬。為提供更大的帶寬和電池容量，未來幾年將采用第3代(3G)系統(tǒng)。主要的技術(shù)種類是UMTS/EDGE和CDMA2000。據(jù)預(yù)測，UMTS將代表3g市場的90％以上。使用3G系統(tǒng)，期望用戶可經(jīng)歷數(shù)據(jù)速率從384kbps至高達2Mbps。
下一代移動網(wǎng)絡(luò)可對手機提供越來越大的帶寬。此外，新技術(shù)允許在手機上提供更大和更生動的彩色LCD顯示。這些改進轉(zhuǎn)而使移動電話顯現(xiàn)全新的應(yīng)用潮流。在如多媒體消息傳送業(yè)務(wù)(MMS)，Java應(yīng)用，具有音、視頻附件的電子郵件，以及視頻會議的應(yīng)用中，期望這些手機提供豐富的音頻和視頻內(nèi)容。此外，通過空中下載(OTA)將對用戶提供許多應(yīng)用。因此，下一代手機應(yīng)該具有處理性能加強的應(yīng)用如MPEG-4視頻、語音和手寫體識別以及Java解釋的能力。
然而，現(xiàn)在無線通信結(jié)構(gòu)的一個關(guān)鍵問題是它的基于英語和ASCI的設(shè)計。內(nèi)部處理語言是根據(jù)處理器級別上基于英語的編碼，而不是基于字符的語言如中文、日文和阿刺伯文的自然語言。為完成這些語言中的一種的簡單顯示，一般需要翻譯到/來自不同的本地處理器語言。使用諸如在大多數(shù)電池式電話中所遇到的ARM處理器核心，由于較低的可用計算能力，進一步限制了本地語言處理的有效運用。
對無線系統(tǒng)所需要的是以低功率和高計算性能核心來設(shè)計一種處理器系統(tǒng)以更有效地容納基于字符的語言。下面揭示的我的發(fā)明，正是上述的及更多的問題的一種解決方法。
發(fā)明概要通過下述特別提到的詳細的實施例，本發(fā)明的一個說明性概要包括一種用于在移動式系統(tǒng)中處理基于字符的語言的方法和裝置。這包括一個能處理甚長指令字(VLIW)和有效地產(chǎn)生非拉丁語言字符的中央移動處理器。這更好地與用于諸如轉(zhuǎn)換模擬語言到/來自數(shù)字表示應(yīng)用的DSP(數(shù)字信號處理器)相結(jié)合。也可包括一個壓縮引擎作為移動單元和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)路由器的一部分。這允許人們?yōu)橄乱淮苿釉O(shè)備設(shè)計一個靈活的、低功率處理器。
根據(jù)下面的描述并結(jié)合附圖，可更容易地理解本發(fā)明，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明第1實施例的基于字符的語言處理器的框圖；圖2為包括根據(jù)本發(fā)明第1實施例的圖1的處理器的能啟用自然語言的通信單元的框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的第1實施例說明所用的不同的軟件層；圖4為用本發(fā)明的第1實施例說明數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的路由引擎的框圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的另一實施例說明所用的不同軟件層。
具體實施例方式
參看圖1，按照本發(fā)明第1實施例的處理器核心110可以如Transmeta的Crusoe型號，更一般的是一VLIW處理器。如果要求X86處理器兼容性，可以引入常駐在處理器的閃存ROM上的碼成形軟件，以將x86指令碼翻譯為VLIW指令。碼成形軟件也可實施碼最佳化及對VLIW CPU的能力管理，以保證最佳性能。
對于基于字符的產(chǎn)生(我們指產(chǎn)生基于字符的自然語言的字符，自然語言排除拉丁系語言如英語，但專門包括如中文、日文、俄文及阿拉伯文的語言)，可以使用Culturecom 1610提供的ROM IC。對低功率、低存儲器要求的設(shè)備如蜂窩電話、電子書籍和PDA，專門設(shè)計了它的中文技術(shù)。用它的唯一的編碼算法，僅需150KB的存儲器能存儲大于30000規(guī)模的漢字。即使對大于100000個字符的字體集合，也僅占用260KB的存儲器。
設(shè)計處理器核心，以組合VLIW112與碼成形軟件114兩者的優(yōu)點，從而有效地結(jié)合了計算基于字符的語言字符的大的集合的字符算法116(為簡化討論，應(yīng)理解下面對中文語言的討論包含了所有基于字符的自然語言)。采用該低功率處理器結(jié)構(gòu)，由于其極為緊湊的特性，中文字體庫可方便地裝入芯片上閃存ROM中。為達到最高效率，同時使功耗保持在最低程序，中文字體表達和處理算法最好被接到本地VLIW指令并直接在VLIW核心上運行。該中文算法與該碼成形軟件一起運行，并通過或作為處理器的系統(tǒng)服務(wù)或作為處理器指令集合的特別擴展，提供中文支持。
參看圖2，通過在芯片205上集成數(shù)字信號處理器(DSP)核心212，可對手機處理器210提供較高集成度。在處理密集的計算任務(wù)中，DSP是較快的且功率更有效的。因此加上單獨的DSP核心不僅能斷開主處理器核心，而且能維持低功耗。DSP核心較好地用來處理密集的計算任務(wù)，如語言編碼、信道編碼和均衡化以及一些補充的特性如回波/噪聲抑制，語音識別和數(shù)據(jù)壓縮。手機的其余任務(wù)主要交回給處理器核心210。處理器核心210負責驅(qū)動人-機接口(MMI)軟件、GSM協(xié)議棧、外圍設(shè)備接口(如USB和藍牙)、功率管理以及用戶應(yīng)用如Web、電子郵件、即時消息傳送等。為使手機設(shè)計簡單并使芯片數(shù)為最少，芯片205具有一組豐富的內(nèi)建的外圍設(shè)備控制器，包括顯示器(如LCD)控制器217-支持顯示器，包括灰度級和彩色LCD模塊，并支持每像素2/4/8/12/16位顯示，高達1024×1024分辨力(以及未來一代設(shè)備中更高的分辨力)。
存儲器、DMA控制器219-支持直接連接到64MB可尋址的SDRAM221，可高達100MHz，并連接到32MB可尋址的閃存220(非同步的或突發(fā)的)。
RF前端接口225-提供到該RF前端的接口。
JTAG端口223-對線路內(nèi)仿真和調(diào)試224提供標準接口。
耦合到外圍設(shè)備216的其它控制器215GPIO-一組可編程的通用I/O插腳，用于控制和接口其他附加部件。
UART-提供兩個標準UART接口，它可通過軟件接口或硬件流動控制信號而控制。
藍牙-提供高速UART和MCSI串行端口，使開發(fā)者容易結(jié)合藍牙特性。
USB-通用串行總線(USB)客戶控制器，高速即插即用并與計算機或主機設(shè)備同步運行。芯片還有USB主控制器，帶有多達三個下游端口。主控制器和客戶機控制器都依從于USB說明書版本1.2。
IrDA-為串行通信提供紅外線數(shù)據(jù)適配器(IrDA)1.0串行紅外線(SIR)支持，高達115.2kbps。
鍵板-到手機鍵板的接口。
I2C-I2C主端口依從于Philips I2C標準。該接口僅是單個主機、半雙工串行端口，采用兩線(數(shù)據(jù)與時鐘)與軟件可尋址的外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳送。
MMC/SD-允許以I/O外圍設(shè)備模式工業(yè)標準(Secure Digital/Multi MediaCard Controller安全數(shù)字/多媒體卡控制器)閃存卡的連接。該接口依從于MMC標準說明書版本2.2和SD物理層說明書版本1.0。
SIM-支持3-5V訂戶信息模塊(SIM)接口，依從于ETSI-GSM標準。
盡管用當前的性能規(guī)范(速度等)說明了一些上述的控制器和外圍設(shè)備，但本專業(yè)熟練的技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明將如何不受其所限，根據(jù)以后當時的技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計選擇，未來的無線設(shè)備可具有更高的性能。
圖3說明可優(yōu)先地用于本發(fā)明的移動式系統(tǒng)的軟件。為提供全中文字符移動式計算環(huán)境，一個棒操作系統(tǒng)302如Linux操作系統(tǒng)在移動式計算機如Transmeta的Midori Linux和中文操作系統(tǒng)304如中文2000Linux兩者之間起杠桿作用。操作系統(tǒng)最好采用能力管理特色，以全部利用CPU計算能力。為使中文處理性能最佳化，在處理器中使用專用Linux驅(qū)動器310，以與中文算法相接口。系統(tǒng)最好具有全中文GUI307，中文輸入方法，中文手寫體識別，以及整套中文移動式數(shù)據(jù)應(yīng)用313。此外還包括的是加強的TCP/IP協(xié)議堆棧311，JFFS2文件系統(tǒng)，以及移動式中間件312。
盡管移動式電話具有越來越多的應(yīng)用，但用戶對功耗和形狀因數(shù)的期望仍然相同。他們?nèi)匀幌矚g便于攜帶的小型移動式電話機，一次充電可工作幾天的。對移動電話用戶來說，新產(chǎn)品意味著較長的電池壽命、較短的數(shù)據(jù)存取等待時間以及較高的數(shù)據(jù)吞吐量。雖然不斷長的處理能力來對付密集的計算任務(wù)，但存在對工程人員的挑戰(zhàn)是使功耗低和移動式電話機的尺寸小。
一種解決這一問題十分有效的方法是嘗試在處理器芯片中設(shè)置盡可能多的元件。這通常被稱為芯片上系統(tǒng)或SOC。其想法是對無線設(shè)備使計算能力和存儲最大化，同時使處理器尺寸最小化。在高集成度情況下，移動式電話的設(shè)計可簡化；元件總數(shù)及成本可降低。此外，總功耗可降低，從而電池壽命可延長。
采用當前的技術(shù)，可在單個芯片上構(gòu)建處理器核心和DSP核心。下一步將是把DSP核心集成到該芯片，提供帶基帶及信號處理功能的芯片。為進一步減少我們的解決方法的芯片數(shù)和形狀因素，較佳地還將閃存集成到芯片上。最終目的是將所有模擬和數(shù)字部件集成到單塊芯片上，從而在單塊芯片中組合了軟件、基帶技術(shù)、應(yīng)用處理、功率管理、射頻以及嵌入式存儲器。
參看圖4，示出一例帶高計算能力基于字的無線電話的智能路由器網(wǎng)絡(luò)。壓縮引擎是無線設(shè)備的高性能軟件編碼器，它處理大量的數(shù)據(jù)。高效壓縮引擎可以改善生產(chǎn)過程和通常在無線LAN、GSM、GPRS和固定網(wǎng)絡(luò)中提供所用的常用內(nèi)容的性能。
可采取結(jié)合圖1～3的實施例討論的本發(fā)明的全部優(yōu)點來設(shè)計路由器和高端聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。無線網(wǎng)絡(luò)市場正以高速率長著。在某些國家如中國，蜂窩式電話穿透能力依然不高。然而通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)許多技術(shù)問題。這些問題包括高的比特誤差率、起伏的延時、由越區(qū)切換引起的分組損失以及分組再排序。本發(fā)明的第1實施例對下一代移動電話405討論應(yīng)用/基帶處理器。這一設(shè)計具有將數(shù)據(jù)壓縮模塊集成到電話機中的能力。通過將數(shù)據(jù)壓縮模塊附加到對應(yīng)的路由路410，減少了經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳送的話務(wù)量。為改善路由器和網(wǎng)絡(luò)組件的網(wǎng)絡(luò)性能，一般也修改協(xié)議堆棧和網(wǎng)絡(luò)層實施，如Free BSD和JUNOS(通常用在Juniper網(wǎng)絡(luò)的路由器產(chǎn)品中)。
對路由器施加壓縮和加速技術(shù)的某些好處包括減小鏈路上分組話務(wù)量。
允許更多待傳送的數(shù)據(jù)使用相同的帶寬量，并減小對有價地附加WAN鏈路或線路的需要。
能使用戶使用附加服務(wù)而不增加帶寬。
在擁擠鏈路和慢鏈路上改進應(yīng)用響應(yīng)時間。
幫助Juniper滲入移動網(wǎng)絡(luò)主要市場。
例如，在系統(tǒng)如Free BSD操作系統(tǒng)的表示層情況下可修改協(xié)議棧和網(wǎng)絡(luò)層實施。對協(xié)議棧的修改將改進路由器之間網(wǎng)絡(luò)性能。也可對操作系統(tǒng)加一壓縮引擎。壓縮引擎將改進網(wǎng)絡(luò)性能路由器和移動電話。通過無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量將被壓縮。由前述的移動電話處理器和/或中文字符引擎實施解壓縮。類似地，可在移動電話上導(dǎo)入包括壓縮器的能力。
可對不同OS如Unix和Windows平臺修改和調(diào)諧壓縮編碼。所述平臺也可包括Free BSD，它是JUNOS的本源。因此，在圖5示出的另一實施例中，當路由處理器502決定話務(wù)量的路由時，就由先前內(nèi)建在JUNOS 504中的加速引擎505處理所述分組，它們被送到傳遞表506。然后從路由引擎500經(jīng)由分組轉(zhuǎn)發(fā)引擎501轉(zhuǎn)發(fā)這些分組。
下列的是可以包括在該OS(如Free BSD)中的各項目應(yīng)用層數(shù)據(jù)壓縮壓縮引擎顯著地改善生產(chǎn)過程和內(nèi)容下載的性能。該性能比當今不具壓縮的下載快達6倍。
魯棒的頭部壓縮方案(ROHC)現(xiàn)有的IP頭部壓縮方案在有噪聲的鏈路中不能很好工作，在高比特誤差率和長延時的鏈路中尤其如此。但是單個段上的誤差可使整個窗口不可使用。此外，這些方案不能被解決如何壓縮TCP選項如SACK和Timestamps(時間標記)。ROHC可用來明確地解決這些議題。
選擇性的確認當多個TCP段被丟失在單個TCP窗口中時，選擇性的確認是一種有效的方案。它使接收機明確通知發(fā)送機所選丟失的各段，并使不必要的重發(fā)減至最小。
SACK的擴展當接收到復(fù)制的各段時，它指定了SACK選項的使用。對SACK選項的這一擴展可使TCP發(fā)送機推斷接收機接收到分組的排序，可使發(fā)送機推斷何時它具有不需要重發(fā)分組。然后，TCP發(fā)送機在重新排序的分組、ACK丟失、分組復(fù)制和/或早的重發(fā)超時的環(huán)境下，為更魯棒地操作而使用這一信息。
顯式的擁擠告知(ECN)在接收到帶有CE位標記的IP分組時，ECN允許TCP接收機通過設(shè)置ECN-回顯標志來通知網(wǎng)絡(luò)中擁擠的發(fā)送機。然后，TCP發(fā)送機將減小其擁擠窗。但這只在ECN能沿路徑使用路由器時才能實現(xiàn)。
Eifel算法Eifel算法利用TCP時間標記選項來消除重發(fā)模糊度并減少虛假的重發(fā)。
為下一代移動電話用上前述的一個應(yīng)用/基帶處理器并導(dǎo)入2.5G和3G移動網(wǎng)絡(luò)，可在新的移動電話上提供多媒體和交互式應(yīng)用。處理器被設(shè)計來處理這些出現(xiàn)的應(yīng)用。處理器能應(yīng)付密集的計算任務(wù)，同時保持低的功耗和小的形狀因數(shù)。在這種處理器的頂上也呈現(xiàn)一個操作系統(tǒng)，可為制造商提供一種完整的移動式手機解決辦法。示出的另一例是可構(gòu)建于一個操作系統(tǒng)的核心中的壓縮引擎，在路由器、軟開關(guān)、媒體控制器和類似的網(wǎng)絡(luò)元件上對壓縮引擎提供最高效率和無接縫連接。因此，通過無線網(wǎng)絡(luò)接收到的所有被壓縮的數(shù)據(jù)，在移動電話上顯示該應(yīng)用之前，先在操作系統(tǒng)中被解壓縮。這一方法有效地減小了壓縮引擎的開銷，也對移動電話應(yīng)用開發(fā)者產(chǎn)生壓縮透明度。
圖6示出移動電話組件的結(jié)構(gòu)，它能匹配智能網(wǎng)絡(luò)組件，包括采用中文Limux作為有效率的且低成本的基本操作系統(tǒng)。這包括與設(shè)備驅(qū)動器608、協(xié)議棧609及文件系統(tǒng)606一起，在OS(Linux)602的頂上操作的UGI和中文算法604-605。壓縮引擎610有效地壓縮基于字符的數(shù)據(jù)，由各種應(yīng)用612所利用。
當然，業(yè)內(nèi)人士將理解對各單元的多種替換物是可能的，它的安排仍然落入本發(fā)明的精神之中。因此，雖然結(jié)合中文語言和中文處理器/算法說明了本發(fā)明，但它等同地可應(yīng)用于其他的基于字符的語言，即對無線設(shè)備要求計算功能比環(huán)繞英語書寫的應(yīng)用中所要求計算功能來得大的語言。因此，應(yīng)理解本發(fā)明不限于上述所述的實施例，并且根據(jù)提出的揭示，對專業(yè)人士而言，各種其他實施例是顯見的。因此，本發(fā)明不受限于具體說明的實施例，而應(yīng)在所附的權(quán)利要求的全部精神和范圍內(nèi)來理解。
權(quán)利要求
1.一種與基于字符的語言一起使用的基于字符的處理器，其特征在于包括VLIW(甚長指令字)處理器核心；及用來確定一組基于字符的語言(CBL)字符的字符算法。
2.如權(quán)利要求1所述的處理器，其特征在于，進一步包括用來將x86指令翻譯成VLIW指令的碼成形軟件，而且所述字符算法是本地VLIW算法。
3.一種包括權(quán)利要求1的處理器的芯片上系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片上系統(tǒng)進一步包括一DSP(數(shù)字信號處理器)核心，用于語音和信道編碼、語音識別及數(shù)據(jù)壓縮。
4.如權(quán)利要求1所述的處理器，其特征在于，所述處理器是集成電路的一部分，所述集成電路進一步包括一DSP(數(shù)字信號處理器)核心，用于語音和信道編碼、語音識別及數(shù)據(jù)壓縮。
5.如權(quán)利要求15所述的處理器，其特征在于，進一步包括用處理器操作的指令，用于提供一CBL圖形用戶界面，其中中文語言操作系統(tǒng)的指令部分和所述CBL是中文語言。
6.一種包括多個無線通信設(shè)備的系統(tǒng)，每個設(shè)備包括權(quán)利要求5所述的處理器，其特征在于，所述系統(tǒng)進一步包括帶壓縮引擎的網(wǎng)絡(luò)路由器，其中所述設(shè)備和所述路由器用來互相通信經(jīng)壓縮的CBL數(shù)據(jù)，其中路由器是一組無線局域網(wǎng)(LAN)、蜂窩式話音、蜂窩式數(shù)據(jù)及固定網(wǎng)絡(luò)中的一個網(wǎng)絡(luò)的一部分。
7.一種與基于字符的語言一起使用的移動通信設(shè)備，其特征在于，包括一基于字符的VLIW(甚長指令字)處理器，它包括一VLIW處理器核心和一種用來確定一組基于字符的語言(CBL)字符的字符算法。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于進一步包括用來將x86指令翻譯成VLIW指令的碼成形軟件，其中所述字符算法是本地VLIW算法。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，其中所述處理器是集成電路芯片的一部分，所述集成電路芯片進一步包括一DSP(數(shù)字信號處理器)核心，用于語音和信道編碼、語音識別及數(shù)據(jù)壓縮，所述芯片進一步包括顯示器、存儲器和外圍設(shè)備的控制器，進一步包括用處理器操作的用來提供CBL圖形用戶界面的指令，其中中文語言作系統(tǒng)的指令部分和所述CBL是中文語言。
10.一種包括權(quán)利要求9所述設(shè)備的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括帶壓縮引擎的網(wǎng)絡(luò)路由器，其中所述設(shè)備和所述路由器用來互相通信經(jīng)壓縮的CBL數(shù)據(jù)，其中路由器是一組無線局域網(wǎng)(LAN)、蜂窩式話音、蜂窩式數(shù)據(jù)及固定網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的一部分。
11.一種處理數(shù)據(jù)用于通信基于字符的語言(CBL)的方法，其特征在于，包括在基于字符的VLIW(甚長指令字)處理器中處理的CBL字符，所述處理器包括一VLIW處理器核心和一種用來決定一組基于字符的語言(CBL)字符的本地VLIW字符算法。
全文摘要
通過下述特別提到的詳細的實施例，本發(fā)明的一個說明性概要包括一種用于在移動式系統(tǒng)中處理基于字符的語言的方法和裝置。這包括一個能處理甚長指令字(VLIW)和有效地發(fā)生非拉丁語言字符的中央移動處理器。這最好與用于諸如轉(zhuǎn)換模擬語言到/來自數(shù)字表示應(yīng)用的DSP(數(shù)字信號處理器)相結(jié)合。也可包括一個壓縮引擎作為移動單元和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)路由器的一部分。這允許人們?yōu)橄乱淮苿釉O(shè)備設(shè)計一個靈活的、低功率處理器。
文檔編號G06F17/28GK1768327SQ200380102742
公開日2006年5月3日 申請日期2003年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者陳聰 申請人:八達網(wǎng)有限公司