傳統多核解決方案與非對稱多核解決方案的對比
2011-10-19 20:20:20 本站原創在為如 eNodeB 基站等新一代應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。就當今通信處理器而言，市場中存在兩種相互競爭的多核架構方案，一種是傳統（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。在非對稱架構中，通用處理器的數量相對較少，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的專用加速器引擎結合使用。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。
就傳統多核方案而言，大多數應用在性能上都要求將工作分配到多個通用內核和處理引擎上。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過主處理器。但是，如果要在不同的流量負載條件下提供確定性的性能，傳統的多核解決方案就無法很好地滿足這種擴展性要求。當然，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，可讓通用處理內核與一系列能承擔盡可能多任務的硬件加速器配合工作，這些任務包括加密、流量管理和深層數據包檢測等。通用處理器可提供高度的軟件靈活性，而硬件加速器則負責提供確定的性能。硬件任務調度程序能協助管理內核與加速器之間的任務流。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。非對稱處理器的優勢在于，它能將特定任務委托給負責特定功能的專用硬件加速器，同時能將通用內核解放出來用以處理更加復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核的需求。
側重于硬件加速器的設計方案所具備的其主要一大優勢在于，能夠在不同的流量情況下確保實現確定性的性能。基于純軟件的 CPU 內核性能在不同的處理要求下大相徑庭。非對稱多核 eNodeB 設計方案具有始終一致的吞吐量、通過硬件加速技術實現快速的響應時間、以及采用 SoC 方案實現更低的 BOM 成本，所有這些優勢使非對稱多核 eNodeB 設計從眾多傳統設計方案中脫穎而出。我們可對硬件加速模塊進行精確的量身定制，以執行一系列特定的任務，從而不必在多個任務之間平衡處理能力。
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網絡。Axxia 通信處理器采用極富創新性的虛擬管線 (Virtual Pipeline™) 技術，可將硬件調度功能與 any-to-any 數據包流傳輸相結合，從而能根據需要對片上流量進行路由。無論數據包大小、系統負載或采用的協議有何不同，Axxia 系列產品都可實現高達 20 Gb/s 的數據吞吐量。
隨著 Evolved Packet System (EVS)、System Architecture Evolution (SAE) 和 LTE-Advanced 等新型架構的大量部署，在不久的將來，系統對網絡的帶寬要求將遠遠超出當前基礎設施的處理能力。這就要求 SoC 架構具備出色的擴展能力，以便在有效控制成本的同時應對不斷上升的帶寬需求。利用非對稱多核架構實現的高性能系統，能用少數強大的通用核心實現功耗最小化，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還具有靈活的片上路由技術，可實現硬件工作調度功能。非對稱多核通信處理器憑借其獨特的優勢，能夠充分地滿足新一代通信基礎設施的要求。
作者：Sundar Vedantham博士，LSI 公司技術經理 Tareq Bustami，LSI公司市場營銷總監
