傳統多核解決方案與非對稱(chēng)多核解決方案的對比

在為如 eNodeB 基站等新一代應用選擇通信處理器時(shí)，成本和確定性要求是做決策過(guò)程中的重要因素。就當今通信處理器而言，市場(chǎng)中存在兩種相互競爭的多核架構方案，一種是傳統（即對稱(chēng)式）的多核解決方案，另一種是非對稱(chēng)多核解決方案。這兩種方案都將通用多核處理器與硬件加速器結合在一起使用，其不同之處在于通用處理器和專(zhuān)用處理器所占的比例以及這些資源的使用方法。對稱(chēng)多核解決方案采用大量相同的通用處理器內核，其中任何處理器都能運行任何類(lèi)型的線(xiàn)程，而少量專(zhuān)用硬件加速器引擎則在通用處理器控制之下運行。在非對稱(chēng)架構中，通用處理器的數量相對較少，并與一系列專(zhuān)門(mén)運行計算強度較高、對時(shí)延敏感性強的特定任務(wù)的專(zhuān)用加速器引擎結合使用。此外，上述專(zhuān)用引擎還能夠在不占用通用處理器任何管理資源的情況下自動(dòng)運行。

就傳統多核方案而言，大多數應用在性能上都要求將工作分配到多個(gè)通用內核和處理引擎上。這種處理工作分配機制會(huì )降低確定性，因為每項工作在進(jìn)入下一步之前都必須先經(jīng)過(guò)主處理器。但是，如果要在不同的流量負載條件下提供確定性的性能，傳統的多核解決方案就無(wú)法很好地滿(mǎn)足這種擴展性要求。當然，功耗和性能也是必須要考慮的問(wèn)題，此外還要考慮潛在的資源沖突問(wèn)題。

就非對稱(chēng)多核處理器而言，可讓通用處理內核與一系列能承擔盡可能多任務(wù)的硬件加速器配合工作，這些任務(wù)包括加密、流量管理和深層數據包檢測等。通用處理器可提供高度的軟件靈活性，而硬件加速器則負責提供確定的性能。硬件任務(wù)調度程序能協(xié)助管理內核與加速器之間的任務(wù)流。這種方案不公可大幅降低功耗，同時(shí)還能提高效率，因為所有必需的功能模塊都能在同一的 SoC 中獲得。非對稱(chēng)處理器的優(yōu)勢在于，它能將特定任務(wù)委托給負責特定功能的專(zhuān)用硬件加速器，同時(shí)能將通用內核解放出來(lái)用以處理更加復雜或非特定性的工作。正是由于采用了這種方法，非對稱(chēng)多核解決方案才能大幅降低對通用處理內核的需求。

側重于硬件加速器的設計方案所具備的其主要一大優(yōu)勢在于，能夠在不同的流量情況下確保實(shí)現確定性的性能?；诩冘浖?CPU 內核性能在不同的處理要求下大相徑庭。非對稱(chēng)多核 eNodeB 設計方案具有始終一致的吞吐量、通過(guò)硬件加速技術(shù)實(shí)現快速的響應時(shí)間、以及采用 SoC 方案實(shí)現更低的 BOM 成本，所有這些優(yōu)勢使非對稱(chēng)多核 eNodeB 設計從眾多傳統設計方案中脫穎而出。我們可對硬件加速模塊進(jìn)行精確的量身定制，以執行一系列特定的任務(wù)，從而不必在多個(gè)任務(wù)之間平衡處理能力。

LSI Axxia 通信處理器 (LSI Axxia Communication Processor) 堪稱(chēng)非對稱(chēng)解決方案的一個(gè)出色范例，適用于具有更高性能和更低功耗要求的新一代移動(dòng)與企業(yè)網(wǎng)絡(luò )。Axxia 通信處理器采用極富創(chuàng )新性的虛擬管線(xiàn) (Virtual Pipeline) 技術(shù)，可將硬件調度功能與 any-to-any 數據包流傳輸相結合，從而能根據需要對片上流量進(jìn)行路由。無(wú)論數據包大小、系統負載或采用的協(xié)議有何不同，Axxia 系列產(chǎn)品都可實(shí)現高達 20 Gb/s 的數據吞吐量。

隨著(zhù) Evolved Packet System (EVS)、System Architecture Evolution (SAE) 和 LTE-Advanced 等新型架構的大量部署，在不久的將來(lái)，系統對網(wǎng)絡(luò )的帶寬要求將遠遠超出當前基礎設施的處理能力。這就要求 SoC 架構具備出色的擴展能力，以便在有效控制成本的同時(shí)應對不斷上升的帶寬需求。利用非對稱(chēng)多核架構實(shí)現的高性能系統，能用少數強大的通用核心實(shí)現功耗最小化，提供確定性性能，并通過(guò)硬件加速引擎將CPU資源解放出來(lái)。此外，LSI Axxia 通信處理器等新一代非對稱(chēng)架構還具有靈活的片上路由技術(shù)，可實(shí)現硬件工作調度功能。非對稱(chēng)多核通信處理器憑借其獨特的優(yōu)勢，能夠充分地滿(mǎn)足新一代通信基礎設施的要求。