采用LSI網(wǎng)絡(luò )解決方案實(shí)現WCDMA RNC HSPA用戶(hù)平面加速

　　相對于通常受限于單核或單線(xiàn)程性能的非加速方案而言，這種加速方案具有明顯的優(yōu)勢。以前，提高HSPA峰值數據速率和增加用戶(hù)(使用典型的CPU和操作系統模型，用CPU進(jìn)行用戶(hù)平面處理的用戶(hù))數量要求單用戶(hù)處理軟件在多個(gè)處理器上并行或管道化操作。這種軟件工作方式不僅極其復雜、成本高昂，而且容易出錯。與此不同的是，我們可利用LSIAPP650處理器來(lái)負責一些CPU工作強度最高的處理任務(wù)，從而節約50%乃至更多的CPU處理資源。而且在采用同一硬件時(shí)，高峰值數據速率與總體吞吐量將提高一倍以上。

　　APP650在用戶(hù)平面處理方面的優(yōu)勢

　　APP650網(wǎng)絡(luò )處理器由幾個(gè)處理單元組成，其中包括模式處理器、流量管理和狀態(tài)引擎等。

　　模式處理器主要負責數據包分類(lèi)，其采用管線(xiàn)化、多線(xiàn)程的多處理器架構。模式處理器的每管線(xiàn)級能在每個(gè)時(shí)鐘周期的不同上下文/線(xiàn)程下工作，這不同于管線(xiàn)中的所有指令必須屬于單個(gè)上下文且只有上下文暫停(高速緩存缺失、存儲器訪(fǎng)問(wèn)、分支預測錯誤等)時(shí)才打開(kāi)管線(xiàn)中上下文執行的傳統通用架構。在傳統的單線(xiàn)程架構中，讓執行管線(xiàn)保持繁忙比較困難，因為管線(xiàn)中的所有指令都屬于單線(xiàn)程。在A(yíng)PP650架構中，如果上下文執行的函數調用時(shí)延較高，那么該函數調用在管線(xiàn)中的位置會(huì )被分配給其他上下文。因此，APP650多線(xiàn)程架構能支持零周期上下文切換功能，這在單線(xiàn)程的多核架構中是不能實(shí)現的。模式處理引擎可提供144個(gè)不同的上下文，能全面利用硬件資源，并避免存儲器出現時(shí)延。

　　與此形成對比的是，CPU的存儲器瓶頸會(huì )導致我們難以充分利用資源，而且會(huì )浪費CPU的工作周期。APP650網(wǎng)絡(luò )處理器會(huì )為即將到達的數據包分配一個(gè)上下文，這樣許多數據包能同時(shí)處理。由于我們能同時(shí)處理許多數據包，這樣就能充分利用CPU資源，而且還能實(shí)現高達5.9Gb/s的數據速率。

　　在A(yíng)PP650架構中，機制與策略是彼此獨立的。硬件負責提供機制，而軟件負責提供策略。APP650架構是在硬件中執行存儲器管理與數據移動(dòng)，因此在牽涉到存儲器的分配與釋放、數據包指針的跟蹤或者數據復制到不同存儲器地址等方面時(shí)間，不會(huì )出現軟件消耗資源的問(wèn)題。APP650硬件就每個(gè)數據包調用軟件來(lái)提供決策，避免了因中斷處理或輪詢(xún)而浪費CPU資源。APP650網(wǎng)絡(luò )處理器還包括了預排序修改(PQM)引擎，其不僅能在數據包的不同部分中插入或刪除數據，而且還可將數據包分段為許多子數據包。PQM引擎的上述特性可顯著(zhù)加速RLC分段/排序進(jìn)程。另外，APP650網(wǎng)絡(luò )處理器還有一個(gè)重要特性，就是硬件輔助多字段數據包分類(lèi)。數據包分類(lèi)可能占用很多CPU資源，但在A(yíng)PP650網(wǎng)絡(luò )處理器上數據包分類(lèi)非常高效。

　　APP650狀態(tài)引擎提供了跟蹤數據包相關(guān)狀態(tài)的機制。在RLC處理中，我們用該引擎跟蹤RLC連接狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，與每個(gè)RLC連接相關(guān)的12位序列號都是狀態(tài)引擎所跟蹤的協(xié)議狀態(tài)的一部分。

　　在A(yíng)PP650網(wǎng)絡(luò )處理器中，硬件將軟件作為子例程調用，就緩沖管理、流量整形/調度和數據包修改提供決策。軟件運行在基于超長(cháng)指令字(VLIW)架構的三個(gè)計算引擎上。緩沖管理計算引擎強制執行數據包丟棄策略并保持排序統計數據。流量整形器引擎確定每個(gè)隊列的服務(wù)質(zhì)量(QOS)和服務(wù)等級(COS)處理。流編輯器計算引擎執行協(xié)議數據單元(PDU)修改。APP650網(wǎng)絡(luò )處理器的硬件輔助流量管理支持成千上萬(wàn)隊列的確定性流量管理行為，同時(shí)還提供了一個(gè)框架，通過(guò)C編程語(yǔ)言子集進(jìn)行流量管理算法定制。由于流量管理功能由不同引擎執行，因此分類(lèi)工作負載不會(huì )影響流量管理的確定性。

　　與此形成對比的是，CPU架構要在支持數據包處理應用的同一處理器池上或在一個(gè)單獨分配的內核上執行流量管理算法。這兩種情況都會(huì )造成硬件資源在確定性方面利用不充分。此外，軟件程序員還要負責流量管理解決方案開(kāi)發(fā)的各方面工作。APP650架構通過(guò)硬件框架消除了上述各種復雜問(wèn)題，軟件程序員只需做出流量決策。

　　APP650架構的構建使軟件開(kāi)發(fā)人員不用考慮硬件多線(xiàn)程和并行處理的問(wèn)題。因此，APP650架構所需較少的軟件編程，相對于現有的CPU無(wú)線(xiàn)用戶(hù)平面解決方案而言能大幅提高吞吐量。