采用LSI網(wǎng)絡(luò)解決方案實現(xiàn)WCDMA RNC HSPA用戶平面加速

　　相對于通常受限于單核或單線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(shù)據(jù)速率和增加用戶(使用典型的CPU和操作系統(tǒng)模型，用CPU進行用戶平面處理的用戶)數(shù)量要求單用戶處理軟件在多個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(fù)雜、成本高昂，而且容易出錯。與此不同的是，我們可利用LSIAPP650處理器來負責一些CPU工作強度最高的處理任務(wù)，從而節(jié)約50%乃至更多的CPU處理資源。而且在采用同一硬件時，高峰值數(shù)據(jù)速率與總體吞吐量將提高一倍以上。

　　APP650在用戶平面處理方面的優(yōu)勢

　　APP650網(wǎng)絡(luò)處理器由幾個處理單元組成，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(shù)據(jù)包分類，其采用管線化、多線程的多處理器架構(gòu)。模式處理器的每管線級能在每個時鐘周期的不同上下文/線程下工作，這不同于管線中的所有指令必須屬于單個上下文且只有上下文暫停(高速緩存缺失、存儲器訪問、分支預(yù)測錯誤等)時才打開管線中上下文執(zhí)行的傳統(tǒng)通用架構(gòu)。在傳統(tǒng)的單線程架構(gòu)中，讓執(zhí)行管線保持繁忙比較困難，因為管線中的所有指令都屬于單線程。在APP650架構(gòu)中，如果上下文執(zhí)行的函數(shù)調(diào)用時延較高，那么該函數(shù)調(diào)用在管線中的位置會被分配給其他上下文。因此，APP650多線程架構(gòu)能支持零周期上下文切換功能，這在單線程的多核架構(gòu)中是不能實現(xiàn)的。模式處理引擎可提供144個不同的上下文，能全面利用硬件資源，并避免存儲器出現(xiàn)時延。

　　與此形成對比的是，CPU的存儲器瓶頸會導(dǎo)致我們難以充分利用資源，而且會浪費CPU的工作周期。APP650網(wǎng)絡(luò)處理器會為即將到達的數(shù)據(jù)包分配一個上下文，這樣許多數(shù)據(jù)包能同時處理。由于我們能同時處理許多數(shù)據(jù)包，這樣就能充分利用CPU資源，而且還能實現(xiàn)高達5.9Gb/s的數(shù)據(jù)速率。

　　在APP650架構(gòu)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(gòu)是在硬件中執(zhí)行存儲器管理與數(shù)據(jù)移動，因此在牽涉到存儲器的分配與釋放、數(shù)據(jù)包指針的跟蹤或者數(shù)據(jù)復(fù)制到不同存儲器地址等方面時間，不會出現(xiàn)軟件消耗資源的問題。APP650硬件就每個數(shù)據(jù)包調(diào)用軟件來提供決策，避免了因中斷處理或輪詢而浪費CPU資源。APP650網(wǎng)絡(luò)處理器還包括了預(yù)排序修改(PQM)引擎，其不僅能在數(shù)據(jù)包的不同部分中插入或刪除數(shù)據(jù)，而且還可將數(shù)據(jù)包分段為許多子數(shù)據(jù)包。PQM引擎的上述特性可顯著加速RLC分段/排序進程。另外，APP650網(wǎng)絡(luò)處理器還有一個重要特性，就是硬件輔助多字段數(shù)據(jù)包分類。數(shù)據(jù)包分類可能占用很多CPU資源，但在APP650網(wǎng)絡(luò)處理器上數(shù)據(jù)包分類非常高效。

　　APP650狀態(tài)引擎提供了跟蹤數(shù)據(jù)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)。舉例來說，與每個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APP650網(wǎng)絡(luò)處理器中，硬件將軟件作為子例程調(diào)用，就緩沖管理、流量整形/調(diào)度和數(shù)據(jù)包修改提供決策。軟件運行在基于超長指令字(VLIW)架構(gòu)的三個計算引擎上。緩沖管理計算引擎強制執(zhí)行數(shù)據(jù)包丟棄策略并保持排序統(tǒng)計數(shù)據(jù)。流量整形器引擎確定每個隊列的服務(wù)質(zhì)量(QOS)和服務(wù)等級(COS)處理。流編輯器計算引擎執(zhí)行協(xié)議數(shù)據(jù)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隊列的確定性流量管理行為，同時還提供了一個框架，通過C編程語言子集進行流量管理算法定制。由于流量管理功能由不同引擎執(zhí)行，因此分類工作負載不會影響流量管理的確定性。

　　與此形成對比的是，CPU架構(gòu)要在支持數(shù)據(jù)包處理應(yīng)用的同一處理器池上或在一個單獨分配的內(nèi)核上執(zhí)行流量管理算法。這兩種情況都會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發(fā)的各方面工作。APP650架構(gòu)通過硬件框架消除了上述各種復(fù)雜問題，軟件程序員只需做出流量決策。

　　APP650架構(gòu)的構(gòu)建使軟件開發(fā)人員不用考慮硬件多線程和并行處理的問題。因此，APP650架構(gòu)所需較少的軟件編程，相對于現(xiàn)有的CPU無線用戶平面解決方案而言能大幅提高吞吐量。