作者:Sundar Vedantham博士,LSI 公司技术经理 Tareq Bustami,LSI公司市场营销总监

在为如 eNodeB 基站等新一代应用选择通信处理器时,成本和确定性要求是做决策过程中的重要因素。就当今通信处理器而言,市场中存在两种相互竞争的多核架构方案,一种是传 统(即对称式)的多核解决方案,另一种是非对称多核解决方案。这两种方案都将通用多核处理器与硬件加速器结合在一起使用,其不同之处在于通用处理器和专用 处理器所占的比例以及这些资源的使用方法。对称多核解决方案采用大量相同的通用处理器内核,其中任何处理器都能运行任何类型的线程,而少量专用硬件加速器 引擎则在通用处理器控制之下运行。在非对称架构中,通用处理器的数量相对较少,并与一系列专门运行计算强度较高、对时延敏感性强的特定任务的专用加速器引 擎结合使用。此外,上述专用引擎还能够在不占用通用处理器任何管理资源的情况下自动运行。

就传统多核方案而言,大多数应用在性能上都要求将工作分配到多个通用内 核和处理引擎上。这种处理工作分配机制会降低确定性,因为每项工作在进入下一步之前都必须先经过主处理器。但是,如果要在不同的流量负载条件下提供确定性 的性能,传统的多核解决方案就无法很好地满足这种扩展性要求。当然,功耗和性能也是必须要考虑的问题,此外还要考虑潜在的资源冲突问题。

就非对称多核处理器而言,可让通用处理内核与一系列能承担尽可能多任务 的硬件加速器配合工作,这些任务包括加密、流量管理和深层数据包检测等。通用处理器可提供高度的软件灵活性,而硬件加速器则负责提供确定的性能。硬件任务 调度程序能协助管理内核与加速器之间的任务流。这种方案不公可大幅降低功耗,同时还能提高效率,因为所有必需的功能模块都能在同一的 SoC 中获得。非对称处理器的优势在于,它能将特定任务委托给负责特定功能的专用硬件加速器,同时能将通用内核解放出来用以处理更加复杂或非特定性的工作。正是 由于采用了这种方法,非对称多核解决方案才能大幅降低对通用处理内核的需求。

侧重于硬件加速器的设计方案所具备的其主要一大优势在于,能够在不同的 流量情况下确保实现确定性的性能。基于纯软件的 CPU 内核性能在不同的处理要求下大相径庭。非对称多核 eNodeB 设计方案具有始终一致的吞吐量、通过硬件加速技术实现快速的响应时间、以及采用 SoC 方案实现更低的 BOM 成本,所有这些优势使非对称多核 eNodeB 设计从众多传统设计方案中脱颖而出。我们可对硬件加速模块进行精确的量身定制,以执行一系列特定的任务,从而不必在多个任务之间平衡处理能力。

LSI™ Axxia™ 通信处理器 (LSI™ Axxia™ Communication Processor) 堪称非对称解决方案的一个出色范例,适用于具有更高性能和更低功耗要求的新一代移动与企业网络。Axxia 通信处理器采用极富创新性的虚拟管线 (Virtual Pipeline™) 技术,可将硬件调度功能与 any-to-any 数据包流传输相结合,从而能根据需要对片上流量进行路由。无论数据包大小、系统负载或采用的协议有何不同,Axxia 系列产品都可实现高达 20 Gb/s 的数据吞吐量。

随着 Evolved Packet System (EVS)、System Architecture Evolution (SAE) 和 LTE-Advanced 等新型架构的大量部署,在不久的将来,系统对网络的带宽要求将远远超出当前基础设施的处理能力。这就要求 SoC 架构具备出色的扩展能力,以便在有效控制成本的同时应对不断上升的带宽需求。利用非对称多核架构实现的高性能系统,能用少数强大的通用核心实现功耗最小 化,提供确定性性能,并通过硬件加速引擎将CPU资源解放出来。此外,LSI Axxia 通信处理器等新一代非对称架构还具有灵活的片上路由技术,可实现硬件工作调度功能。非对称多核通信处理器凭借其独特的优势,能够充分地满足新一代通信基础 设施的要求。