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基本信息
- 項目名稱：
- 基于國產(chǎn)CPU內(nèi)核的安卓平板電腦
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品為業(yè)界首款基于國產(chǎn)眾志核的安卓平板電腦。在完成板級硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，本小組開發(fā)了Linux底層驅(qū)動并通過處理器架構(gòu)級移植與優(yōu)化解決了指令集兼容性問題，為實現(xiàn)國產(chǎn)CPU的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。本作品通過4項核心技術(shù)（安卓框架移植與優(yōu)化技術(shù)、高性能內(nèi)存管理技術(shù)、高級閃存轉(zhuǎn)換層技術(shù)及圖形圖像硬件加速技術(shù)）研發(fā)，以較低的功耗和成本提供給用戶全格式高清視頻播放、2D/3D游戲以及基于位置的服務(wù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 據(jù)分析到2015年，全球70億人口中將有50%的人接入互聯(lián)網(wǎng)，其中越來越多的互聯(lián)網(wǎng)訪問將采用移動方式。根據(jù)ARM公司的預(yù)測，到2013年全球消費類移動設(shè)備的出貨量將達(dá)到24億部(臺)，其中移動手持類產(chǎn)品將達(dá)到14億部(臺)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)對人們?nèi)粘Ｉ罴肮ぷ鞯牟粩酀B透，以應(yīng)用為中心、用戶體驗為引領(lǐng)的新一代移動信息終端——平板電腦逐步走入人們的視野。截至目前，市場上流行的平板電腦采用的操作系統(tǒng)（安卓、IOS、RIM等）僅支持國際主流的CPU架構(gòu)，如ARM、X86等，這不僅嚴(yán)重限制了國產(chǎn)CPU在移動互聯(lián)網(wǎng)時代的市場份額，也給中國的社會安全、經(jīng)濟安全以及信息安全帶來了較大隱患。 近年來，中國國產(chǎn)CPU內(nèi)核逐步走向成熟，但受限于指令集兼容性問題，一直難以哺育出完整的軟件生態(tài)鏈，無力搶占市場并最終走入尋常百姓家。作為第一款利用虛擬化執(zhí)行技術(shù)屏蔽底層指令集實現(xiàn)細(xì)節(jié)的操作系統(tǒng)，安卓為國產(chǎn)CPU的市場化提供了千載難逢的機遇。然而，由于安卓系統(tǒng)自生僅支持ARM和X86處理器架構(gòu)，若要在國產(chǎn)CPU上無縫運行各類上層應(yīng)用，則必須移植并優(yōu)化全套的Dalvik虛擬機及底層庫。當(dāng)前，絕大多數(shù)非ARM架構(gòu)的主流CPU廠商（如Intel、MIPS等）紛紛嘗試移植安卓系統(tǒng)以適應(yīng)移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，并取得了一定突破。本作品在實施過程中同樣遇到了大量技術(shù)上的難題，如存儲訪問效率問題、專用指令集加速問題、圖形圖像硬件適配問題等。通過長時間探索和聯(lián)合攻關(guān)，本小組借助軟硬件協(xié)同設(shè)計的方式解決了上述難題，并積累了相應(yīng)的核心技術(shù)。 本作品基于國產(chǎn)眾志CPU的SEP6200高性能應(yīng)用處理器，首先設(shè)計了一系列硬件開發(fā)板和最終樣機；其次，本小組為SEP6200芯片開發(fā)了全套Linux底層驅(qū)動及硬件適配層；最后，在此基礎(chǔ)上，通過完整移植安卓操作系統(tǒng)（含Dalvik虛擬機、底層核心庫函數(shù)、中間件等）率先設(shè)計出基于國產(chǎn)CPU內(nèi)核的安卓平板電腦。在此過程中，本小組通過4項核心技術(shù)（包括：安卓核心框架移植與優(yōu)化技術(shù)、高性能內(nèi)存管理技術(shù)、高級閃存轉(zhuǎn)換層技術(shù)、圖形圖像硬件加速技術(shù)）研發(fā)，提升了系統(tǒng)整體性能，增強了產(chǎn)品市場競爭力。 與市場上同類產(chǎn)品相比，本作品以較低的功耗與成本提供了完整的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（3G/WIFI）、流暢的用戶操作體驗、1080p的全格式高清視頻播放服務(wù)、較為生動的2D/3D游戲體驗、桌面平臺的辦公體驗及基于位置的各項服務(wù)，足以滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯男枨?。本作品是本小組獨立設(shè)計、研制的科技作品，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 1.讓國產(chǎn)CPU走向市場，在移動互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮中國芯的作用； 2.打破西方核心技術(shù)壟斷，保障國家社會安全、經(jīng)濟安全及信息安全； 3.積累核心技術(shù)，為創(chuàng)新人才隊伍梯次化建設(shè)打下基礎(chǔ)； 4.實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)，創(chuàng)造經(jīng)濟和社會效益。 基本思路： 1.完成系統(tǒng)主體框架設(shè)計； 2.完成Linux內(nèi)核與設(shè)備驅(qū)動； 3.設(shè)計并實現(xiàn)安卓系統(tǒng)Dalvik虛擬機、Bionic C庫及其他中間件； 4.整機調(diào)試與系統(tǒng)優(yōu)化。 主要創(chuàng)新點： 1.針對國產(chǎn)眾志內(nèi)核完整移植全套安卓系統(tǒng)及其中間件； 2.在Linux內(nèi)核層引入高性能片上存儲管理機制，提高程序執(zhí)行性能； 3.實現(xiàn)一種新型閃存轉(zhuǎn)換層，提升響應(yīng)速度并延長使用壽命。 4.利用GPU實現(xiàn)硬件加速的圖形解決方案，提升高分辨率下系統(tǒng)圖形性能。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.Dalvik虛擬機移植與優(yōu)化技術(shù)； 2.高性能存儲管理技術(shù)； 3.大容量閃存轉(zhuǎn)換層技術(shù)； 4.芯片級及系統(tǒng)級低功耗、低成本技術(shù)； 5.設(shè)備驅(qū)動與適配層技術(shù)（USB2.0、HDMI、WiFi/3G、G-sensor）； 6.基于OPENMAX的多媒體解決方案； 7.基于OpenGL的圖形圖像加速技術(shù)； 8.基于GPS的位置服務(wù)技術(shù)。 主要技術(shù)指標(biāo)： 1.平板電腦主頻800MHz，DDR2主頻400MHz； 2.安卓2.3操作系統(tǒng)； 3.全格式1080p視頻播放； 4.整機平均功耗小于500mw； 5.系統(tǒng)啟動時間小于40秒；
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性： 1.虛擬化執(zhí)行是指通過java指令的字節(jié)碼實時翻譯技術(shù)實現(xiàn)軟件的跨平臺運行，從而解決國產(chǎn)指令集兼容性問題； 2.存儲層次化設(shè)計利用高速片上存儲器，提升程序熱點代碼的執(zhí)行效率； 3.閃存轉(zhuǎn)化層技術(shù)利用多通道、多片并發(fā)訪問機制實現(xiàn)高性能閃存讀寫操作并利用均衡算法均分閃存擦寫位置，延長使用壽命； 4.利用GPU硬件加速圖形界面，將CPU從繁重的圖形計算中解放出來，發(fā)揮GPU圖形渲染能力。 先進性： 1.與酷比魔方U8（RK2818方案，ARM9）相比，本作品集成VPU、GPU硬件單元能流暢播放1080p高清視頻，能流暢運行大型3D游戲，而該方案無法做到； 2.與天璣P702（Telechip8902方案，ARM1176）相比，實現(xiàn)功能基本一致，但天璣P702成本約為500元人民幣，我們?yōu)?20左右，成本優(yōu)勢明顯； 3.與智器Q5（s3c6410方案，ARM1176）相比，本作品擁有更強3D性能，能流利運行3D游戲和圖形界面，且價格更低。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、錄像、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1.首款國產(chǎn)內(nèi)核的安卓平板電腦； 2.全格式高清視頻播放； 3.高性能片上存儲技術(shù)提高內(nèi)存訪問性能； 4.新型閃存轉(zhuǎn)換層技術(shù)，提升讀寫性能和使用壽命； 5.采用GPU實現(xiàn)圖形用戶界面的硬件加速。 應(yīng)用范圍：個人移動信息終端、車載導(dǎo)航設(shè)備、流媒體播放器、電子閱讀器等 市場分析：安卓類產(chǎn)品由于其開放性及出色的用戶體驗贏得了眾多整機廠及應(yīng)用軟件開發(fā)人員的認(rèn)可。平板電腦在未來數(shù)年內(nèi)具有廣闊市場前景，據(jù)IDC公布的一份報告稱：到2014年時，全球平板電腦出貨量有望增至4600萬部。 目標(biāo)客戶：1.研發(fā)能力較弱的整機廠；2.有獨立品牌及研發(fā)能力的整機廠；3.特殊領(lǐng)域整機廠。 目標(biāo)市場定位： 1.對第一類客戶，本作品通過低廉的主控芯片價格降低20%以上的成本； 2.針對第二類客戶提供現(xiàn)場支持，降低平臺遷移過程中的二次研發(fā)成本； 3.針對第三類客戶開放源代碼及板級設(shè)計原理圖，方便其掌控本產(chǎn)品細(xì)節(jié)。
同類課題研究水平概述
- 我們認(rèn)為平板電腦作為一種非常先進而新穎的產(chǎn)品形態(tài)最接近前期比較熱門的移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。據(jù)權(quán)威機構(gòu)分析，到2013年，全球消費類移動設(shè)備的出貨量將達(dá)到24億部(臺)，其中移動手持類產(chǎn)品將達(dá)到14億部。而到2015年，全球70億人口中將有50%的人接入互聯(lián)網(wǎng)。 平板電腦是一種便攜式互聯(lián)網(wǎng)終端。一般采用5至10英寸觸摸屏，功耗較低，具有較長使用時間?？筛咚僭L問Internet；可以查看與編輯文檔；強大的多媒體功能，支持移動數(shù)字電視；具有各類數(shù)據(jù)傳輸與通信接口；可通過GPS進行導(dǎo)航；強調(diào)用戶交互體驗感。 平板電腦與Smart Phone、UMPC的比較: Smart Phone:以電話功能為主，兼有PDA功能，觸摸屏一般小于5英寸，對系統(tǒng)功耗與便攜性要求很高。隨著將來3G通信網(wǎng)絡(luò)的普及，Smart phone將成為集通話、短信、網(wǎng)絡(luò)接入、影視娛樂等為一體的綜合性個人手持終端設(shè)備，對系統(tǒng)功能的均衡性有較高的要求，且要求系統(tǒng)具有豐富的應(yīng)用程序資源與通信接口。 UMPC:全稱為Ultra-Mobile PC，即超移動PC。本質(zhì)為便攜性較筆記本更強的PC，屏幕大于6寸，為x86體系結(jié)構(gòu)。強調(diào)的是便攜性與通用性的平衡，并不突出某一方面的功能。 比較：平板電腦強調(diào)移動互聯(lián)，應(yīng)具備多種互聯(lián)網(wǎng)接入方式，對娛樂功能的要求較高，兼具一定商務(wù)功能，對功耗與便攜性的要求僅次于Smart Phone，高于UMPC。平板電腦應(yīng)具有較多的通信接口，并可通過功能擴展覆蓋Smart Phone的部分功能，但在通話功能方面不如Smart Phone。平板電腦通用性不如UMPC，但通過Android平臺可擺脫x86體系束縛，且價格、功耗與便攜性方面都優(yōu)于UMPC。 Forward Concept預(yù)測，平板電腦的全球出貨量將從2008年的30.5萬臺成長到2012年的4,000萬臺；ABI Research則預(yù)測，平板電腦市場未來五年內(nèi)的年復(fù)合平均增長率達(dá)到167%，2012年平板電腦的市場需求量將達(dá)到9,000萬臺；IDC預(yù)測，平板電腦市場未來五年將以平均每年102%的速度增長，2014年全球需求量將達(dá)到6,900萬臺，銷售額超過170億美元；In-Stat預(yù)測，到2011年平板電腦市場的出貨量將達(dá)到550萬，2007到2011年間的年復(fù)合平均增長率將達(dá)到205.9%。
