KeyStone存儲器架構(gòu)

序言
隨著全球范圍內(nèi)的海量數(shù)據(jù)對無線和有線網(wǎng)絡(luò)的強大沖擊，運營商面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，他們需要不斷推出既能滿足當(dāng)前需求也能滿足未來需求的網(wǎng)絡(luò)。因此，通信基礎(chǔ)局端設(shè)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(dāng)前及至未來需求的核心技術(shù)。TI最新推出的新型 KeyStone 多內(nèi)核 SoC 架構(gòu)能夠游刃有余地滿足這些挑戰(zhàn)。

基于新型 KeyStone 多內(nèi)核 SoC 架構(gòu)的器件集成了多達(dá) 8 個TMS320C66x DSP CorePac，能夠?qū)崿F(xiàn)無與倫比的定點與浮點處理能力。KeyStone 架構(gòu)經(jīng)精心設(shè)計，是一款效率極高的多內(nèi)核存儲器架構(gòu)，允許并行執(zhí)行任務(wù)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(jié)構(gòu)，及其將如何與 SoC架構(gòu)的其他組件進(jìn)行連接以實現(xiàn)多內(nèi)核全速處理。


德州儀器 (TI) 積極創(chuàng)新，努力迎接多內(nèi)核 SoC 技術(shù)帶來的挑戰(zhàn)。TI KeyStone 架構(gòu)擁有眾多組件，其中包含全新的 C66x 定點和浮點 DSP 內(nèi)核、可實現(xiàn)基于標(biāo)準(zhǔn)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(gòu)、TeraNet 交換結(jié)構(gòu)以及可將上述各組件連結(jié)在一起的多內(nèi)核導(dǎo)航器。KeyStone 架構(gòu)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(gòu)包含共享的存儲器子系統(tǒng)，其由通過多內(nèi)核共享存儲器控制器 (MSMC) 連接的內(nèi)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(nèi)外部存儲器。

圖 1 － KeyStone 器件方框圖 － TMS320TCI6616

2

MSMC 的內(nèi)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(jìn)行緩存。

為向軟件執(zhí)行提供快速通道，外部存儲器同內(nèi)部共享存儲器一樣，通過同一存儲器控制器進(jìn)行連接，而并非像在嵌入式處理器架構(gòu)上所進(jìn)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(gòu)中實現(xiàn)的各種性能增強。

存儲性能增強C66x CorePac 的內(nèi)部存儲器架構(gòu)與此前 C6000™ DSP 系列產(chǎn)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(biāo)和實用性方面。這些改進(jìn)旨在實現(xiàn)如下優(yōu)勢：1) 無論多個內(nèi)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(nèi)核和數(shù)據(jù) I/O 之間的緩存一致性；3) 存儲器的保護(hù)與地址擴展，以及；4) 將對軟錯誤的保護(hù)進(jìn)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(dāng)。每個局域 L1存儲器均為 32KB，并能夠配置成全速緩存（默認(rèn)）、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(guān)聯(lián) (two-way set-associative)。

圖2 – CorePac 存儲器增強