傳統(tǒng)多核解決方案與非對稱多核解決方案的對比

在為如 eNodeB 基站等新一代應(yīng)用選擇通信處理器時，成本和確定性要求是做決策過程中的重要因素。就當(dāng)今通信處理器而言，市場中存在兩種相互競爭的多核架構(gòu)方案，一種是傳統(tǒng)（即對稱式）的多核解決方案，另一種是非對稱多核解決方案。這兩種方案都將通用多核處理器與硬件加速器結(jié)合在一起使用，其不同之處在于通用處理器和專用處理器所占的比例以及這些資源的使用方法。對稱多核解決方案采用大量相同的通用處理器內(nèi)核，其中任何處理器都能運行任何類型的線程，而少量專用硬件加速器引擎則在通用處理器控制之下運行。在非對稱架構(gòu)中，通用處理器的數(shù)量相對較少，并與一系列專門運行計算強度較高、對時延敏感性強的特定任務(wù)的專用加速器引擎結(jié)合使用。此外，上述專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運行。

就傳統(tǒng)多核方案而言，大多數(shù)應(yīng)用在性能上都要求將工作分配到多個通用內(nèi)核和處理引擎上。這種處理工作分配機制會降低確定性，因為每項工作在進入下一步之前都必須先經(jīng)過主處理器。但是，如果要在不同的流量負(fù)載條件下提供確定性的性能，傳統(tǒng)的多核解決方案就無法很好地滿足這種擴展性要求。當(dāng)然，功耗和性能也是必須要考慮的問題，此外還要考慮潛在的資源沖突問題。

就非對稱多核處理器而言，可讓通用處理內(nèi)核與一系列能承擔(dān)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(shù)據(jù)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(fù)責(zé)提供確定的性能。硬件任務(wù)調(diào)度程序能協(xié)助管理內(nèi)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。非對稱處理器的優(yōu)勢在于，它能將特定任務(wù)委托給負(fù)責(zé)特定功能的專用硬件加速器，同時能將通用內(nèi)核解放出來用以處理更加復(fù)雜或非特定性的工作。正是由于采用了這種方法，非對稱多核解決方案才能大幅降低對通用處理內(nèi)核的需求。

側(cè)重于硬件加速器的設(shè)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現(xiàn)確定性的性能。基于純軟件的 CPU 內(nèi)核性能在不同的處理要求下大相徑庭。非對稱多核 eNodeB 設(shè)計方案具有始終一致的吞吐量、通過硬件加速技術(shù)實現(xiàn)快速的響應(yīng)時間、以及采用 SoC 方案實現(xiàn)更低的 BOM 成本，所有這些優(yōu)勢使非對稱多核 eNodeB 設(shè)計從眾多傳統(tǒng)設(shè)計方案中脫穎而出。我們可對硬件加速模塊進行精確的量身定制，以執(zhí)行一系列特定的任務(wù)，從而不必在多個任務(wù)之間平衡處理能力。

LSI Axxia 通信處理器 (LSI Axxia Communication Processor) 堪稱非對稱解決方案的一個出色范例，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 (Virtual Pipeline) 技術(shù)，可將硬件調(diào)度功能與 any-to-any 數(shù)據(jù)包流傳輸相結(jié)合，從而能根據(jù)需要對片上流量進行路由。無論數(shù)據(jù)包大小、系統(tǒng)負(fù)載或采用的協(xié)議有何不同，Axxia 系列產(chǎn)品都可實現(xiàn)高達(dá) 20 Gb/s 的數(shù)據(jù)吞吐量。

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