高效的基于字符处理的方法和系统的制作方法

专利名称：高效的基于字符处理的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信领域，尤其涉及高效的字符表达和发生的移动处理器系统。
背景技术：
就用户基数而言，中国是世界上最大的移动式通信市场，而且在未来几年中将是产生世界最高的手机需求的市场。此外，由于2004年占世界生产量的约34％。可望中国是世界上最大的手机生产的中心。
随着2.5G和3G移动网络的引入，用户可在其手机上享用带宽达2Mbps。这为手机开创了一个全新应用潮流的机会。下一代手机将具有生动的彩色显示，并能提供视、音频内容，以及运行Java应用。
中国的制造商正采取两条路线来开发他们的移动电话。首先，许多基于中国的手机OEM正悄悄地采用源自台湾公司的产品，诸如Arima，Acer，GVC，Inventec等。同时，他们也正在开发其自己的产品。但由于他们在手机设计方面缺少或没有专长，故国内的OEM正在推进与国外芯片生产商的关键联合。
GSM已是一个很成功的移动网络标准，它正在所有的五大洲动作，并联到600000000以上的用户。随着无线数据应用方面的不断增长的需求，称之为GPRS(General Packet Radio Sorvice通用分组无线电服务)和CDMA 20001X的2.5G标准现今正为操作人员所采用。通过面向分组的数据传输，GPRS和CDMA都允许空中接口的有效使用。取决于电池负荷和干扰程度，它能提供高达100kbps的带宽。为提供更大的带宽和电池容量，未来几年将采用第3代(3G)系统。主要的技术种类是UMTS/EDGE和CDMA2000。据预测，UMTS将代表3g市场的90％以上。使用3G系统，期望用户可经历数据速率从384kbps至高达2Mbps。
下一代移动网络可对手机提供越来越大的带宽。此外，新技术允许在手机上提供更大和更生动的彩色LCD显示。这些改进转而使移动电话显现全新的应用潮流。在如多媒体消息传送业务(MMS)，Java应用，具有音、视频附件的电子邮件，以及视频会议的应用中，期望这些手机提供丰富的音频和视频内容。此外，通过空中下载(OTA)将对用户提供许多应用。因此，下一代手机应该具有处理性能加强的应用如MPEG-4视频、语音和手写体识别以及Java解释的能力。
然而，现在无线通信结构的一个关键问题是它的基于英语和ASCI的设计。内部处理语言是根据处理器级别上基于英语的编码，而不是基于字符的语言如中文、日文和阿刺伯文的自然语言。为完成这些语言中的一种的简单显示，一般需要翻译到/来自不同的本地处理器语言。使用诸如在大多数电池式电话中所遇到的ARM处理器核心，由于较低的可用计算能力，进一步限制了本地语言处理的有效运用。
对无线系统所需要的是以低功率和高计算性能核心来设计一种处理器系统以更有效地容纳基于字符的语言。下面揭示的我的发明，正是上述的及更多的问题的一种解决方法。
发明概要通过下述特别提到的详细的实施例，本发明的一个说明性概要包括一种用于在移动式系统中处理基于字符的语言的方法和装置。这包括一个能处理甚长指令字(VLIW)和有效地产生非拉丁语言字符的中央移动处理器。这更好地与用于诸如转换模拟语言到/来自数字表示应用的DSP(数字信号处理器)相结合。也可包括一个压缩引擎作为移动单元和对应的网络路由器的一部分。这允许人们为下一代移动设备设计一个灵活的、低功率处理器。


根据下面的描述并结合附图，可更容易地理解本发明，其中图1为根据本发明第1实施例的基于字符的语言处理器的框图；图2为包括根据本发明第1实施例的图1的处理器的能启用自然语言的通信单元的框图；图3为根据本发明的第1实施例说明所用的不同的软件层；图4为用本发明的第1实施例说明数据流的网络图；图5为根据本发明的另一实施例的路由引擎的框图。
图6为根据本发明的另一实施例说明所用的不同软件层。
具体实施例方式
参看图1，按照本发明第1实施例的处理器核心110可以如Transmeta的Crusoe型号，更一般的是一VLIW处理器。如果要求X86处理器兼容性，可以引入常驻在处理器的闪存ROM上的码成形软件，以将x86指令码翻译为VLIW指令。码成形软件也可实施码最佳化及对VLIW CPU的能力管理，以保证最佳性能。
对于基于字符的产生(我们指产生基于字符的自然语言的字符，自然语言排除拉丁系语言如英语，但专门包括如中文、日文、俄文及阿拉伯文的语言)，可以使用Culturecom 1610提供的ROM IC。对低功率、低存储器要求的设备如蜂窝电话、电子书籍和PDA，专门设计了它的中文技术。用它的唯一的编码算法，仅需150KB的存储器能存储大于30000规模的汉字。即使对大于100000个字符的字体集合，也仅占用260KB的存储器。
设计处理器核心，以组合VLIW112与码成形软件114两者的优点，从而有效地结合了计算基于字符的语言字符的大的集合的字符算法116(为简化讨论，应理解下面对中文语言的讨论包含了所有基于字符的自然语言)。采用该低功率处理器结构，由于其极为紧凑的特性，中文字体库可方便地装入芯片上闪存ROM中。为达到最高效率，同时使功耗保持在最低程序，中文字体表达和处理算法最好被接到本地VLIW指令并直接在VLIW核心上运行。该中文算法与该码成形软件一起运行，并通过或作为处理器的系统服务或作为处理器指令集合的特别扩展，提供中文支持。
参看图2，通过在芯片205上集成数字信号处理器(DSP)核心212，可对手机处理器210提供较高集成度。在处理密集的计算任务中，DSP是较快的且功率更有效的。因此加上单独的DSP核心不仅能断开主处理器核心，而且能维持低功耗。DSP核心较好地用来处理密集的计算任务，如语言编码、信道编码和均衡化以及一些补充的特性如回波/噪声抑制，语音识别和数据压缩。手机的其余任务主要交回给处理器核心210。处理器核心210负责驱动人-机接口(MMI)软件、GSM协议栈、外围设备接口(如USB和蓝牙)、功率管理以及用户应用如Web、电子邮件、即时消息传送等。为使手机设计简单并使芯片数为最少，芯片205具有一组丰富的内建的外围设备控制器，包括显示器(如LCD)控制器217-支持显示器，包括灰度级和彩色LCD模块，并支持每像素2/4/8/12/16位显示，高达1024×1024分辨力(以及未来一代设备中更高的分辨力)。
存储器、DMA控制器219-支持直接连接到64MB可寻址的SDRAM221，可高达100MHz，并连接到32MB可寻址的闪存220(非同步的或突发的)。
RF前端接口225-提供到该RF前端的接口。
JTAG端口223-对线路内仿真和调试224提供标准接口。
耦合到外围设备216的其它控制器215GPIO-一组可编程的通用I/O插脚，用于控制和接口其他附加部件。
UART-提供两个标准UART接口，它可通过软件接口或硬件流动控制信号而控制。
蓝牙-提供高速UART和MCSI串行端口，使开发者容易结合蓝牙特性。
USB-通用串行总线(USB)客户控制器，高速即插即用并与计算机或主机设备同步运行。芯片还有USB主控制器，带有多达三个下游端口。主控制器和客户机控制器都依从于USB说明书版本1.2。
IrDA-为串行通信提供红外线数据适配器(IrDA)1.0串行红外线(SIR)支持，高达115.2kbps。
键板-到手机键板的接口。
I2C-I2C主端口依从于Philips I2C标准。该接口仅是单个主机、半双工串行端口，采用两线(数据与时钟)与软件可寻址的外部设备进行数据传送。
MMC/SD-允许以I/O外围设备模式工业标准(Secure Digital/Multi MediaCard Controller安全数字/多媒体卡控制器)闪存卡的连接。该接口依从于MMC标准说明书版本2.2和SD物理层说明书版本1.0。
SIM-支持3-5V订户信息模块(SIM)接口，依从于ETSI-GSM标准。
尽管用当前的性能规范(速度等)说明了一些上述的控制器和外围设备，但本专业熟练的技术人员容易理解，本发明将如何不受其所限，根据以后当时的技术和系统设计选择，未来的无线设备可具有更高的性能。
图3说明可优先地用于本发明的移动式系统的软件。为提供全中文字符移动式计算环境，一个棒操作系统302如Linux操作系统在移动式计算机如Transmeta的Midori Linux和中文操作系统304如中文2000Linux两者之间起杠杆作用。操作系统最好采用能力管理特色，以全部利用CPU计算能力。为使中文处理性能最佳化，在处理器中使用专用Linux驱动器310，以与中文算法相接口。系统最好具有全中文GUI307，中文输入方法，中文手写体识别，以及整套中文移动式数据应用313。此外还包括的是加强的TCP/IP协议堆栈311，JFFS2文件系统，以及移动式中间件312。
尽管移动式电话具有越来越多的应用，但用户对功耗和形状因数的期望仍然相同。他们仍然喜欢便于携带的小型移动式电话机，一次充电可工作几天的。对移动电话用户来说，新产品意味着较长的电池寿命、较短的数据存取等待时间以及较高的数据吞吐量。虽然不断长的处理能力来对付密集的计算任务，但存在对工程人员的挑战是使功耗低和移动式电话机的尺寸小。
一种解决这一问题十分有效的方法是尝试在处理器芯片中设置尽可能多的元件。这通常被称为芯片上系统或SOC。其想法是对无线设备使计算能力和存储最大化，同时使处理器尺寸最小化。在高集成度情况下，移动式电话的设计可简化；元件总数及成本可降低。此外，总功耗可降低，从而电池寿命可延长。
采用当前的技术，可在单个芯片上构建处理器核心和DSP核心。下一步将是把DSP核心集成到该芯片，提供带基带及信号处理功能的芯片。为进一步减少我们的解决方法的芯片数和形状因素，较佳地还将闪存集成到芯片上。最终目的是将所有模拟和数字部件集成到单块芯片上，从而在单块芯片中组合了软件、基带技术、应用处理、功率管理、射频以及嵌入式存储器。
参看图4，示出一例带高计算能力基于字的无线电话的智能路由器网络。压缩引擎是无线设备的高性能软件编码器，它处理大量的数据。高效压缩引擎可以改善生产过程和通常在无线LAN、GSM、GPRS和固定网络中提供所用的常用内容的性能。
可采取结合图1～3的实施例讨论的本发明的全部优点来设计路由器和高端联网产品。无线网络市场正以高速率长着。在某些国家如中国，蜂窝式电话穿透能力依然不高。然而通过无线网络上传输数据出现许多技术问题。这些问题包括高的比特误差率、起伏的延时、由越区切换引起的分组损失以及分组再排序。本发明的第1实施例对下一代移动电话405讨论应用/基带处理器。这一设计具有将数据压缩模块集成到电话机中的能力。通过将数据压缩模块附加到对应的路由路410，减少了经无线网络传送的话务量。为改善路由器和网络组件的网络性能，一般也修改协议堆栈和网络层实施，如Free BSD和JUNOS(通常用在Juniper网络的路由器产品中)。
对路由器施加压缩和加速技术的某些好处包括减小链路上分组话务量。
允许更多待传送的数据使用相同的带宽量，并减小对有价地附加WAN链路或线路的需要。
能使用户使用附加服务而不增加带宽。
在拥挤链路和慢链路上改进应用响应时间。
帮助Juniper渗入移动网络主要市场。
例如，在系统如Free BSD操作系统的表示层情况下可修改协议栈和网络层实施。对协议栈的修改将改进路由器之间网络性能。也可对操作系统加一压缩引擎。压缩引擎将改进网络性能路由器和移动电话。通过无线网络的数据业务量将被压缩。由前述的移动电话处理器和/或中文字符引擎实施解压缩。类似地，可在移动电话上导入包括压缩器的能力。
可对不同OS如Unix和Windows平台修改和调谐压缩编码。所述平台也可包括Free BSD，它是JUNOS的本源。因此，在图5示出的另一实施例中，当路由处理器502决定话务量的路由时，就由先前内建在JUNOS 504中的加速引擎505处理所述分组，它们被送到传递表506。然后从路由引擎500经由分组转发引擎501转发这些分组。
下列的是可以包括在该OS(如Free BSD)中的各项目应用层数据压缩压缩引擎显著地改善生产过程和内容下载的性能。该性能比当今不具压缩的下载快达6倍。
鲁棒的头部压缩方案(ROHC)现有的IP头部压缩方案在有噪声的链路中不能很好工作，在高比特误差率和长延时的链路中尤其如此。但是单个段上的误差可使整个窗口不可使用。此外，这些方案不能被解决如何压缩TCP选项如SACK和Timestamps(时间标记)。ROHC可用来明确地解决这些议题。
选择性的确认当多个TCP段被丢失在单个TCP窗口中时，选择性的确认是一种有效的方案。它使接收机明确通知发送机所选丢失的各段，并使不必要的重发减至最小。
SACK的扩展当接收到复制的各段时，它指定了SACK选项的使用。对SACK选项的这一扩展可使TCP发送机推断接收机接收到分组的排序，可使发送机推断何时它具有不需要重发分组。然后，TCP发送机在重新排序的分组、ACK丢失、分组复制和/或早的重发超时的环境下，为更鲁棒地操作而使用这一信息。
显式的拥挤告知(ECN)在接收到带有CE位标记的IP分组时，ECN允许TCP接收机通过设置ECN-回显标志来通知网络中拥挤的发送机。然后，TCP发送机将减小其拥挤窗。但这只在ECN能沿路径使用路由器时才能实现。
Eifel算法Eifel算法利用TCP时间标记选项来消除重发模糊度并减少虚假的重发。
为下一代移动电话用上前述的一个应用/基带处理器并导入2.5G和3G移动网络，可在新的移动电话上提供多媒体和交互式应用。处理器被设计来处理这些出现的应用。处理器能应付密集的计算任务，同时保持低的功耗和小的形状因数。在这种处理器的顶上也呈现一个操作系统，可为制造商提供一种完整的移动式手机解决办法。示出的另一例是可构建于一个操作系统的核心中的压缩引擎，在路由器、软开关、媒体控制器和类似的网络元件上对压缩引擎提供最高效率和无接缝连接。因此，通过无线网络接收到的所有被压缩的数据，在移动电话上显示该应用之前，先在操作系统中被解压缩。这一方法有效地减小了压缩引擎的开销，也对移动电话应用开发者产生压缩透明度。
图6示出移动电话组件的结构，它能匹配智能网络组件，包括采用中文Limux作为有效率的且低成本的基本操作系统。这包括与设备驱动器608、协议栈609及文件系统606一起，在OS(Linux)602的顶上操作的UGI和中文算法604-605。压缩引擎610有效地压缩基于字符的数据，由各种应用612所利用。
当然，业内人士将理解对各单元的多种替换物是可能的，它的安排仍然落入本发明的精神之中。因此，虽然结合中文语言和中文处理器/算法说明了本发明，但它等同地可应用于其他的基于字符的语言，即对无线设备要求计算功能比环绕英语书写的应用中所要求计算功能来得大的语言。因此，应理解本发明不限于上述所述的实施例，并且根据提出的揭示，对专业人士而言，各种其他实施例是显见的。因此，本发明不受限于具体说明的实施例，而应在所附的权利要求的全部精神和范围内来理解。
权利要求
1.一种与基于字符的语言一起使用的基于字符的处理器，其特征在于包括VLIW(甚长指令字)处理器核心；及用来确定一组基于字符的语言(CBL)字符的字符算法。
2.如权利要求1所述的处理器，其特征在于，进一步包括用来将x86指令翻译成VLIW指令的码成形软件，而且所述字符算法是本地VLIW算法。
3.一种包括权利要求1的处理器的芯片上系统，其特征在于，所述芯片上系统进一步包括一DSP(数字信号处理器)核心，用于语音和信道编码、语音识别及数据压缩。
4.如权利要求1所述的处理器，其特征在于，所述处理器是集成电路的一部分，所述集成电路进一步包括一DSP(数字信号处理器)核心，用于语音和信道编码、语音识别及数据压缩。
5.如权利要求15所述的处理器，其特征在于，进一步包括用处理器操作的指令，用于提供一CBL图形用户界面，其中中文语言操作系统的指令部分和所述CBL是中文语言。
6.一种包括多个无线通信设备的系统，每个设备包括权利要求5所述的处理器，其特征在于，所述系统进一步包括带压缩引擎的网络路由器，其中所述设备和所述路由器用来互相通信经压缩的CBL数据，其中路由器是一组无线局域网(LAN)、蜂窝式话音、蜂窝式数据及固定网络中的一个网络的一部分。
7.一种与基于字符的语言一起使用的移动通信设备，其特征在于，包括一基于字符的VLIW(甚长指令字)处理器，它包括一VLIW处理器核心和一种用来确定一组基于字符的语言(CBL)字符的字符算法。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于进一步包括用来将x86指令翻译成VLIW指令的码成形软件，其中所述字符算法是本地VLIW算法。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，其中所述处理器是集成电路芯片的一部分，所述集成电路芯片进一步包括一DSP(数字信号处理器)核心，用于语音和信道编码、语音识别及数据压缩，所述芯片进一步包括显示器、存储器和外围设备的控制器，进一步包括用处理器操作的用来提供CBL图形用户界面的指令，其中中文语言作系统的指令部分和所述CBL是中文语言。
10.一种包括权利要求9所述设备的系统，其特征在于，进一步包括带压缩引擎的网络路由器，其中所述设备和所述路由器用来互相通信经压缩的CBL数据，其中路由器是一组无线局域网(LAN)、蜂窝式话音、蜂窝式数据及固定网络的网络的一部分。
11.一种处理数据用于通信基于字符的语言(CBL)的方法，其特征在于，包括在基于字符的VLIW(甚长指令字)处理器中处理的CBL字符，所述处理器包括一VLIW处理器核心和一种用来决定一组基于字符的语言(CBL)字符的本地VLIW字符算法。
全文摘要
通过下述特别提到的详细的实施例，本发明的一个说明性概要包括一种用于在移动式系统中处理基于字符的语言的方法和装置。这包括一个能处理甚长指令字(VLIW)和有效地发生非拉丁语言字符的中央移动处理器。这最好与用于诸如转换模拟语言到/来自数字表示应用的DSP(数字信号处理器)相结合。也可包括一个压缩引擎作为移动单元和对应的网络路由器的一部分。这允许人们为下一代移动设备设计一个灵活的、低功率处理器。
文档编号G06F17/28GK1768327SQ200380102742
公开日2006年5月3日 申请日期2003年11月3日 优先权日2002年11月1日
发明者陈聪 申请人:八达网有限公司