迎合三重播放業(yè)務(wù)時(shí)代需要的基礎(chǔ)局端 DSP
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多媒體內(nèi)容隨著總流量的增長而變得日益豐富，這為設(shè)備制造商帶來了前所未有的工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)與機(jī)遇。他們必須制造出新一代能夠處理持續(xù)急速上升的匯聚流量的設(shè)備，該匯聚流量基本不同于過去主導(dǎo)基礎(chǔ)局端設(shè)計(jì)范例的語音與數(shù)據(jù)流量。
這種變革是上個(gè)世紀(jì) 70 年代計(jì)算機(jī)革命以來的多重趨勢引發(fā)的：
* 從純語音流量到語音與數(shù)據(jù)流量的轉(zhuǎn)變。這一趨勢在數(shù)十年前就已開始了，現(xiàn)在仍在繼續(xù)。
* 多媒體流量，特別是流媒體，加入現(xiàn)有的語音與數(shù)據(jù)流量。電信營運(yùn)商轉(zhuǎn)向提供語音、視頻與數(shù)據(jù)服務(wù)的“三重播放業(yè)務(wù)”可充分證實(shí)這一發(fā)展趨勢。
* 從固定地址服務(wù)到家庭服務(wù)再到移動(dòng)服務(wù)的演進(jìn)。有線基礎(chǔ)局端中從語音到數(shù)據(jù)再到媒體的演講現(xiàn)在正在無線領(lǐng)域悄然進(jìn)行。
* 上述前三個(gè)趨勢推動(dòng)了另一趨勢的發(fā)展：從電路交換傳輸?shù)交跀?shù)據(jù)包的傳輸?shù)难葸M(jìn)，特別是對因特網(wǎng)協(xié)議 (IP) 流量。
在語音通信時(shí)代，電信信號處理無非是回聲消除、數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器的線路調(diào)節(jié)以及在交換電路上進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制/解調(diào)的信號處理。目前，用來進(jìn)行音頻、視頻和數(shù)據(jù)流量的數(shù)字編碼/解碼以及壓縮/解壓縮的算法就有數(shù)十種之多。簡言之，電信基礎(chǔ)局端不僅僅是要處理更多的數(shù)據(jù)，而且要實(shí)現(xiàn)信號處理量的指數(shù)級增長以實(shí)時(shí)處理大量數(shù)據(jù)。
顯而易見，要實(shí)現(xiàn)信號處理量的指數(shù)級增長需要大幅提高性能。方法一是僅加快數(shù)字信號處理器 (DSP) 的時(shí)鐘速度。但這種解決方案不是長久之計(jì)，主要原因如下：首先，芯片時(shí)鐘速度有限;其次，流量負(fù)載呈指數(shù)級而非線性增長，即使在最高時(shí)鐘速度下，也將很快無法滿足性能要求。另一個(gè)基本問題是基礎(chǔ)局端設(shè)備采用機(jī)架安裝，對尺寸和散熱都有嚴(yán)格的要求。在機(jī)架尺寸不變(縮小尺寸除外)的情況下，就是高時(shí)鐘速度帶來的高散熱最終也會(huì)使僅提高時(shí)鐘速度這一方法不可行。將來，電路板性能的提升會(huì)受到其功耗預(yù)算、樓宇的使用年限與位置以及安裝基礎(chǔ)局端設(shè)備的機(jī)架等的限制。
提高性能
電信設(shè)計(jì)工程師面臨著一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。他們必須在更小的板級空間內(nèi)提供更出色的性能、增加通道密度、處理日益多樣化的媒體陣列，并同時(shí)保持通信的靈活性與低成本特性。
為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，我們一直在改進(jìn) DSP。從芯片設(shè)計(jì)人員的角度來說，這意味著要將上述趨勢轉(zhuǎn)化為特定的 IC 特性與架構(gòu)。
同時(shí)實(shí)現(xiàn)高性能與低功耗目標(biāo)的最佳戰(zhàn)略方案是在低電壓芯片上采用優(yōu)化的處理引擎及高效 I/O 處理盡可能多的數(shù)據(jù)。
處理不斷增多的原始數(shù)據(jù)量要求極高的性能與高效的片上數(shù)據(jù)傳輸能力。從架構(gòu)上講，這可通過交換中心資源 (SCR) 連接處理元件(DPS CPU、DSP 外設(shè)、協(xié)處理器加速器以及內(nèi)部存儲(chǔ)器)得以實(shí)現(xiàn)，即具有主從單元的縱橫制架構(gòu)。德州儀器 (TI) TMS320C6455 DSP 采用的就是這種架構(gòu)(見圖1)。
SCR左邊的任一主單元均可直接與SCR右邊的從單元相連。主單元包括DSP的CPU、串行高速IO (SRIO)、四個(gè)傳輸控制器(TC)以及連接將三個(gè)主外設(shè)(PCI、HPI與EMAC)的連接至SCR的縱橫制端口。從單元包括DSP存儲(chǔ)器、DDR存儲(chǔ)器接口、Turbo協(xié)處理器 (TCP)、Viterbi 協(xié)處理器(VCP)以及將多個(gè)外設(shè)連接至 SCR 的縱橫制端口。
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