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基站调制解调器――为什么要现在挑选多核?

3G 无线技术可支持诸如视频流等各种高带宽应用,从而能够大幅提高收发器基站 (BTS) 的工作负载。事实上,流经基站的数据业务量的日益提高已经促使

3G 无线技能可支撑比如视频流等各种高带宽运用,然后能够大幅进步收发器基站 (BTS) 的作业负载。事实上,流经基站的数据业务量的日益进步现已促进无线运营商不得不蜂拥开端回程扩容。独立剖析公司 Heavy Reading 于 2006 年3 月发布的一份陈述指出,“运营商一般依据每个蜂窝站点 2 条 T-1/E1 回程电路制定开端的 HSDPA/EV-DO 布置方案;但跟着容量扩展,他们开端意识到需求多达 10 条此类电路。”

因为回程容量与用户需求在一起添加,无线运营商及其根底局端供货商也在想方设法保证基站本身不呈现瓶颈。为防止此类问题,移动职业正在敏捷向选用多核基带处理器的基站调制解调器过渡。在无线基站范畴之外,多核处理器用曩昔几年时刻就证明了本身在功用平衡与功率功率方面的价值,这一点能够阐明为什么仅德州仪器 (TI) 一家公司的处理器出货量就超越了 10 亿。现在人们不再对无线基站体系规划人员开端选用它们而感到惊奇。

多核规划的一大要害优势便是功率。多核规划可将使命分配至多个内核,而不是为承当附加作业负荷而单纯进步单个处理器内核的频率。例如,假如体系需求数字信号处理器 (DSP) 供给 3GHz 功用,多核规划能够在单个 DSP 封装中选用三个频率为 1GHz 的内核。

比较而言,假如为了满意新式 BTS 的苛刻要求而进步单核 DSP 的速度,则所需功率和发生的热量会到达让人无法接受的水平,而多核规划能够在无损功用的状况下防止这些缺陷。

此外,芯片制作商还能够经过开发高档的低功耗技能来进一步进步多核 DPS 的功率功率。TI 的 Smart Reflex 技能便是一个很好的典范,其能够在坚持规则器材功用的一起下降静态与动态功耗。Smart Reflex 技能可依据制作工艺考虑到器材专用的硅芯片特征以及热参数等要素。这样不只能够有用下降 DSP 的功耗,一起还能坚持功用方针 —— TI 的 TCI6488 基带处理器(选用 Smart Reflex 技能的DSP 之一)现在到达 1GHz。

多核的另一种优势是能够集成片上加速器来进步本身功用,然后消除对附加 FPGA 或微处理器的需求,一起还能下降组件数与资料清单 (BOM) 本钱。这种竞赛优势也是多核规划能够招引体系规划人员及其根底局端客户的原因地点。

新要求

关于大多数无线运营商而言,因为电子邮件、Web 阅读、音乐下载等数据运用的广泛遍及,他们都面对着数据流量快速添加的应战。此外,遥测、长途信息处理技能以及其它机器对机器 (M2M) 等运用的更广泛运用也是数据流量不断添加的原因。一切这些要素一起形成了每个 BTS 或基站需求承当更多的负载,在城市区域特别如此。

跟着运营商布置长时刻演进 (LTE) 等 4G 技能,其作业负载还会进一步进步 —— 估计要支撑超越 300Mbps 的峰值下载速度和超越 80Mbps 的峰值上传速度。

别的,3G 调制解调器规范要求支撑每个用户的特定数据速率与服务质量 (QoS) 要求。这种功用性会带来各方面的 I/O、MIPS 与内存需求。因而,在预备对现有片上体系 (SoC)(如 TCI6488 等)进行编程或许开发一种新的片上体系(SoC)以支撑当今多用户 BTS 调制解调器时,软件与体系规划人员会面对多种应战并需求周全考虑规划事项。

从阐明简略调制解调器数据流程的图 1 能够了解这些 SoC 履行的使命。四种方框别离表明滤波器、解调、正向纠错与拆包使命。此外,图中还显现了一个时延要求较低的操控通道和一个时延要求更宽松的数据通道。

基站调制解调器——为什么要现在挑选多核?

图1:根本 BTS 调制解调器模型。

典型嵌入式体系软件的规划包含对软件组件或使命的开发,这些软件组件或使命运转于实时操作体系 (RTOS) 上,而且为完成预期功用相互之间需求实时互动。规划人员一开端就有必要决议每项使命是与用户仍是与功用相关。假如与用户相关,则可能会履行多个功用,但仅限于该用户。假如与某个功用相关,则会对一切用户履行该功用。这种根本决议计划具有多方面影响:发生中止的办法、使命切换频率、软件与一切外设的互动办法以及 SoC 的硬件加速等。

依据用户分配使命

图 2 阐明,当依据用户分配使命的体系中存在两个用户时将怎么安排使命。运用标签结束的编号区别每个用户,而每个标签标明是长时延(慢)仍是短时延(快)通道。

图2:依据用户进行的使命分配。

图2:依据用户进行的使命分配。

SoC 的内核不知道一起存在多少个用户,因而它有必要:

• 在复位时预界说所需的最大使命数;或许

• 跟着用户在体系的呈现而动态生成使命并在用户退出体系时删去使命。

每种技能各有好坏。例如,关于预界说使命,即便它们未被运用,内核也有必要知道所需使命的最大数量而且保护这些使命的数据结构。假如内核对每个使命的最差状况也保持完好的数据结构(包含数据存储需求),则所带来的应战是有必要供给可支撑一切用户按最高数据速率运转时的满足内存。

一种解决方案是界说高速率和中等速率等多个使命等级,而且界说每个等级的详细数量。然后内核可依据所需的用户速率挑选使命类型。问题是用户速率可能会改动,然后迫使内核将一切状况信息从一种结构转移至另一种结构。

因而,尽管能够针对一切使命预界说某些结构,但其他结构有必要与使命动态相关。在此状况下,内存办理有必要尽可能简略,而且还得防止内存碎片。

在用户呈现时能够动态生成使命及其办法,然后在用户退出时删去。这种办法很清晰,可是缺陷是在内存中创建和删去结构时会发生开支而且形成相关内存办理问题。

在依据用户分配使命时,使命数跟着用户数的添加会成倍添加。在WCDMA 基站中,一颗芯片支撑的 32~64 个用户中的每一个都会需求数百个使命,这是巨大的作业负载。跟着使命数量的添加,每秒的使命切换次数也会相应添加。因而中止程序和内核会消耗更多时刻,而用于有用作业的时刻会更少。TI 信任,假如存在数十个用户,那么根据用户的使命安排作业会导致体系无法办理。

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