寬帶通訊系統與可配置平臺

    寬帶通信已進(jìn)入重大變革時(shí)期。隨著(zhù)信道密度和每個(gè)信道處理性能的增加，使得大多數產(chǎn)品的結構顯得過(guò)時(shí)。演變中的市場(chǎng)和多種標準，要求設備生產(chǎn)商增加系統軟件的可編程性。網(wǎng)絡(luò )處理器和新的數字信號處理器（DSP）已開(kāi)始瞄準已有通信鏈路中的局部解決方案，但主要的瓶頸依然存在。最新出現的解決方案是可配置平臺，它能提供多處理、指令級并行性和適應特定范圍要求的靈活性。

    迅速變化的標準和市場(chǎng)條件。連同需要在整個(gè)通信架構中保持穩定的設備環(huán)境，促使人們對寬帶通信領(lǐng)域采用寬范圍可編程方案的興趣日趨增加。軟件可編程方案可使設備制造商能即時(shí)提供瞄準當今市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，同時(shí)又能保證適應未來(lái)市場(chǎng)所需產(chǎn)品的靈活性。另外，可編程方案使得同樣的硬件裝置使用在多種產(chǎn)品中，增加了產(chǎn)品的市場(chǎng)容量。

處理鏈路問(wèn)題

    通信系統必須處理大量的復雜任務(wù)和不斷增加的信道數。軟件可編程處理器可有效地處理3個(gè)關(guān)鍵處理領(lǐng)域：協(xié)議處理、信息包處理和媒體壓縮。通信網(wǎng)絡(luò )依賴(lài)于特定的協(xié)議來(lái)傳輸數據。信道上傳輸的數據必須置入信息包并在信道的末端從信息包取出。另外，每一種協(xié)議在傳輸期間具有特定的機構用于生成和管理通信信道。協(xié)議處理可認為是狀態(tài)機性能的有效處理。

    在信息包中，傳輸的數據需要處理，這包括：認別有效數據載荷類(lèi)型，確定數據路由，識別和糾正傳輸誤差以及不同信息包方案之間的變換或分級轉換。信息包處理主要依數據的按位運算進(jìn)行。處理器必須能有效地求出信息包內的固定（或）可變長(cháng)度字段。循環(huán)冗余校驗（CRC）需要高級的按位運算。

    隨著(zhù)各種信息量（包括聲音，視頻、音頻、圖像和數據）的增加，通信架構正趨于飽和。對于通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )的各種信息量來(lái)說(shuō)，用于增加傳輸帶寬的關(guān)鍵技術(shù)是壓縮。確定所采用壓縮技術(shù)的因數包括：被壓縮信息量的類(lèi)型，對由壓縮產(chǎn)生人為噪聲的應用敏感度，應用的誤差復原能力，信道的潛在誤差和信道能保證的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

知曉瓶頸

    對通信架構的可編程需求導致大量新“型”芯片出現，這包括網(wǎng)絡(luò )處理器和專(zhuān)用領(lǐng)域的（domain-focused）DSP。這些器件的關(guān)鍵問(wèn)題是可編程性能和信道密度?，F在的方案集中在新微處理器配置中如何重新利用原有的處理器結構。多處理器可提供任務(wù)級的并行性，這增加了并行執行應用任務(wù)的能力。為處理不同數據采樣值而生成冗余、并行通路可以增加信道的密度。

    然而，使用這些器件存在兩大瓶頸。首先，信道中處理器的結構限制了每個(gè)并行通路的可用處理帶寬。大多數網(wǎng)絡(luò )處理器和通信DSP都是基于精簡(jiǎn)指令集（RISC）結構基礎上的。雖然RISC結構可降低應用中的指令要求，但它們受到單指令周期的固有限制。另外使問(wèn)題更復雜的是，微處理器的指令集更適用于協(xié)議和包處理任務(wù)，而DSP更適應于媒體處理任務(wù)。

    第二個(gè)瓶頸是協(xié)議處理和進(jìn)出并行處理通路的數據輸送。在網(wǎng)絡(luò )處理器和多DSP方案中，傳輸的嵌入處理器一般用于協(xié)議處理，用傳統數據總線(xiàn)結構輸送數據到并行通路。在多DSP方案中，信息包處理也不用DSP，這是因為這種結構在處理位方式運算時(shí)的固有限制。

理想的結構

    把多個(gè)處理器、存儲器和外設集成在一起，為特定應用可編程的重新設計的芯片結構是理想的平臺。雖然如網(wǎng)絡(luò )處理器這樣的平臺，對于給定的應用能提供高級軟件編程，但這樣的方案直到現在，也仍是固定的結構，因而不能修改硬件以適應特殊產(chǎn)品的需要。

    靠硬件級配置和定制，其理想的可配置平臺將有助于產(chǎn)品設計人員實(shí)現較高的密度，不同的性能和降低成本。對于當今的瓶頸，這樣一種平臺，對于協(xié)調多個(gè)處理元件以適應特定范圍的單一系統提供靈活的結構。根據在整個(gè)架構中的位置，通道密度和功能要求可以是不同的。

    采用靈活的結構，半導體供應商和OEM可以把功能集成在少量器件中。設計人員可以針對他們應用的特定要求和限制定制和配置一個(gè)平臺。此外，這些可配置平臺將提供指令級平行性（ILP），這大大增加了可用的處理帶寬。例如，甚長(cháng)指令字（VLIW）處理器每條指令處理多種運算的處理能力比時(shí)鐘控制RISC處理器增加3倍。設計人員利用可配置VLIW處理器在數據通路中包含定制運算單元，這將為應用中的特定功能增加處理帶寬。

語(yǔ)音信息包實(shí)例

    我們研究一下話(huà)音信息包（Voice-over-packet,VOP），并分析采用什么樣的方案能滿(mǎn)足這些標準。數據必須在特定的傳輸信道上發(fā)送和接收，語(yǔ)音數據必須壓縮和解壓縮。除了對取樣話(huà)音打包外，網(wǎng)絡(luò )必須能夠接納這些話(huà)音信息包并投入到網(wǎng)絡(luò )通信量中，而不導致話(huà)音實(shí)時(shí)性方面的任何明顯延遲。

    實(shí)現Vop需要眾多的功能范圍，每一種都具有截然不同的特性。其功能包括：