KeyStone存儲器架構

序言
隨著全球范圍內的海量數(shù)據(jù)對無線和有線網絡的強大沖擊，運營商面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)，他們需要不斷推出既能滿足當前需求也能滿足未來需求的網絡。因此，通信基礎局端設備制造商在致力于降低每比特成本和功耗的同時，也在不斷尋求能夠滿足當前及至未來需求的核心技術。TI最新推出的新型 KeyStone 多內核 SoC 架構能夠游刃有余地滿足這些挑戰(zhàn)。

基于新型 KeyStone 多內核 SoC 架構的器件集成了多達 8 個TMS320C66x DSP CorePac，能夠實現(xiàn)無與倫比的定點與浮點處理能力。KeyStone 架構經精心設計，是一款效率極高的多內核存儲器架構，允許并行執(zhí)行任務的同時，還能使所有的 CorePac實現(xiàn)全速處理。本文探討了 KeyStone 存儲器的層級結構，及其將如何與 SoC架構的其他組件進行連接以實現(xiàn)多內核全速處理。


德州儀器 (TI) 積極創(chuàng)新，努力迎接多內核 SoC 技術帶來的挑戰(zhàn)。TI KeyStone 架構擁有眾多組件，其中包含全新的 C66x 定點和浮點 DSP 內核、可實現(xiàn)基于標準的優(yōu)化功能和接口的可配置協(xié)處理器、層級存儲器架構、TeraNet 交換結構以及可將上述各組件連結在一起的多內核導航器。KeyStone 架構具備三個存儲等級。每個 C66xCorePac 均擁有自己的一級程序 (L1P) 和一級數(shù)據(jù) (L1D) 存儲器。另外，每個 CorePac 還擁有局域的二級統(tǒng)一存儲器。每個局域存儲器均能獨立配置成存儲器映射的SRAM、高速緩存，或是兩者的組合。

KeyStone 架構包含共享的存儲器子系統(tǒng)，其由通過多內核共享存儲器控制器 (MSMC) 連接的內部和外部存儲器組成。MSMC 允許CorePac動態(tài)地分享程序和數(shù)據(jù)的內外部存儲器。

圖 1 － KeyStone 器件方框圖 － TMS320TCI6616

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MSMC 的內部 RAM 允許各部分被配置成共享的二級 RAM 或者共享三級 (SL3) RAM，從而可為程序員提供高度的靈活性。SL2 RAM 僅能夠在局域 L1P 和 L1D 高速緩存中緩存，而 SL3另外還可在局域 L2 高速緩存中進行緩存。

為向軟件執(zhí)行提供快速通道，外部存儲器同內部共享存儲器一樣，通過同一存儲器控制器進行連接，而并非像在嵌入式處理器架構上所進行的傳統(tǒng)做法那樣，與芯片系統(tǒng)實現(xiàn)互通互連。外部存儲器始終被看作是 SL3 存儲器，并可在 L1 和 L2 中緩存。接下來的我們將探討在KeyStone 架構中實現(xiàn)的各種性能增強。

存儲性能增強C66x CorePac 的內部存儲器架構與此前 C6000™ DSP 系列產品相比，主要在四個方面實現(xiàn)了增強，而這突出體現(xiàn)在性能指標和實用性方面。這些改進旨在實現(xiàn)如下優(yōu)勢：1) 無論多個內核和數(shù)據(jù) I/O 是否處于高度繁忙狀態(tài)，都能提高存儲器各級的執(zhí)行效率；2) 更輕松便捷地管理多個內核和數(shù)據(jù) I/O 之間的緩存一致性；3) 存儲器的保護與地址擴展，以及；4) 將對軟錯誤的保護進一步擴展至較高級別的存儲器。
執(zhí)行效率 —— C66x CorePac 的存儲器子系統(tǒng)在功能上與最新的 C64x+™ 和C67x™ 系列 DSP 系列 C64x+™ 和 C67x™ 的相當。每個局域 L1存儲器均為 32KB，并能夠配置成全速緩存（默認）、全存儲器映射 SRAM，或是 4、8 或 16KB 高速緩存選項的組合。L1P 始終為直接映射，而 L1D 則始終為雙向集關聯(lián) (two-way set-associative)。

圖2 – CorePac 存儲器增強