Logiche programmabili: la base dei set-top box del futuro
Il set-top box combinerà numerosi componenti, quali chipset per modem digitali, chipset di home networking, processori, memorie e software. I chipset per modem digitale garantiscono la connessione a reti broadband differenti mentre i chipset di home networking mettono a disposizione le tecnologie di interconnessione tra apparati. Altri ASSP e ASIC gestiscono ed elaborano il video digitale e i servizi audio. Questi ASSP comunicano tra loro attraverso bus presenti sulla scheda di sistema. Il processore è responsabile del coordinamento dei vari componenti. Con l’introduzione di ulteriori prestazioni, i set-top box richiederanno processori sempre più potenti, capaci di tenere il passo con un throughput dati sempre maggiore. Tutti i componenti standard e ASSP sono però dotati di interfacce differenti: ciò rende praticamente impossibile l’interconnessione diretta tra processori, memorie e altre parti. A livello di set-top box sono presenti tre diversi tipi di software: sistema operativo, middleware e applicazioni. Il sistema operativo gestisce tutte le parti del set-top box.
Il middleware è un livello intermedio di software che opera tra le applicazioni TV interattive e il sistema operativo. Gli utenti sfruttano il software applicativo per guardare i programmi TV e per gestire le funzioni interattive. Il middleware consente inoltre una interoperazione ottimizzata tra gli apparati informativi e i servizi in ambito domestico. Poichè le tecnologie alla base di tutto questo sono nuove, le funzionalità del gateway sono in continua evoluzione: ciò implica che il core del sistema dovrà essere realizzato con soluzioni programmabili che permettono di soddisfare le problematiche di comunicazione tra gli ASSP, garantendo l’interfacciamento e la traslazione di protocollo tra i vari chipset broadband e di home-networking. Oltre a un ridotto time-to-market, questi componenti garantiscono la capacità di aggiornare rapidamente l’apparato, con tutti i vantaggi che ciò comporta (ad esempio la possibilità di aggiungere nuove prestazioni da remoto ai set-top box già installati). Per l’elaborazione video, i DSP convenzionali offrono un’ampiezza dati fissa e un’architettura poco flessibile.
Normalmente questi prodotti dispongono di 1-4 unità MAC che implicano un’elaborazione seriale, il che limita il throughput dei dati. Ciò implica il ricorso a DSP con elevate frequenze di clock, che introducono notevoli problemi a livello di sistema. Per soddisfare le nuove esigenze di banda è necessario utilizzare più DSP, con intevitabili svantaggi di consumi e di ingombri. I dispositivi logici programmabili vantano un’architettura flessibile dotata di risorse DSP distribuite e di moltiplicatori embedded: così è possibile supportare qualsiasi livello di parallelismo o di elaborazione seriale, assicurando compromessi ottimizzati prestazioni/costi. L’elaborazione parallela permette di massimizzare il throughput. Le soluzioni logiche programmabili si propongono dunque come una valida alternativa ai DSP che offrono – oltre a data rate maggiori – ridotto time-to-market, adattamento ai nuovi standard, dimensioni dati ottimizzate e processi di prototipazione in tempo reale. Grazie a una gamma completa di tool, algoritmi e core DSP creata per i dispositivi logici programmabili, è possibile ridurre i tempi di sviluppo e aumentare le prestazioni. L’implementazione di un core DCT/IDCT in un dispositivo logico programmabile permette, per esempio, di scaricare il processore di sistema che esegue la codifica/decodifica MPEG, con un incremento di prestazioni da 50 a 200.
Le soluzioni programmabili vantano anche la capacità di interfacciare vari tipi di hard-disk drive e di memorie flash NAND e NOR (in funzione della disponibilità). Essi assicurano inoltre delle funzioni di protezione ricavate utilizzando schemi di criptaggio DES, triple DES, AES e proprietari. Su tutto si aggiungono le funzioni di interfacciamento con sistema quali PCI, USB, ecc., indispensabili nei set-top box e nei gateway residenziali. La presenza di un FPGA nel sistema dà la possibilità di aggiornare in modo remoto le prestazioni attraverso Internet, anche quando il box è stato consegnato al cliente, assicurando un notevole risparmio.