4G通信处理器三个发展趋势 - 全文

　　与2G和3G应用不同，4G通信时代将主要以数据通信和存储主导，同时需要嵌入智能因素，在合适的时间提供合适的流量，另外，在节能环保的大趋势下，运营商也非常看重低功耗低成本特性，这给通信设备制造商提出了严苛的要求，不过，技术问题从来不是问题，IC供应商总是有办法解决满足这些需求，LSI亚太区总经理张卫近日分享了4G通信处理器的三个发展趋势并以及LSI的做法。

　　趋势一、ARM架构进入通信系统架构

　　一直以来，PowerPC和MIPS处理器是通信基础架构设备的主流，不过这种状况正在发生改变，关键推动因素就是生态系统，“平均下来，目前维护一个平台需要500个工程师年的成本，如果按每人年薪10万计算，就是5000万了。”张卫表示，“所以选择一个流行的架构，可以节省下来不少培训开发成本。”

　　LSI在年初的巴塞罗那世界移动通信大会上推出了下一代的Axxia处理器平台AXM2500，它采用的是powerPC处理器，但是，张卫表示，后续的产品将放弃powerPC处理器架构，改用ARM处理器架构，“新的无线Axxia处理器平台将基于ARM最新Cortex-A15处理器内核，将提供多至32个内核甚至更多核来提升性能。”他透露，“LSI Axxia 通信处理器就是要将LSI 原有的快速通道处理器与最先进的多核CPU 技术实现完美结合，这样的优势是可实现控制层和数据层性能的独特平衡，理想适用于大量传输、安全和移动接入应用。”

　　关于LSI选择ARM处理器，张卫表示LSI 与 ARM 的合作由来已久，目前内核出货量已超过 10 亿，因此 ARM 内核集成进LSI 旗舰 Axxia 通信平台是一种自然的选择。

　　

　　图1 AXM2500系统框图

　　

　　图2 LSI Axxia 通信处理器应用场景

　　从手机便携设备进入通信基础架构，ARM处理器架构也实现了一次飞跃，摆脱了过去低端处理器的形象，不过，Cortex-A15处理器的功耗问题需要高级工艺来弥补，对此，张卫透露LSI已经在开发更高级工艺。

　　趋势二、异构多核（AMP）取代同构多核（SMP）

　　以前的通信处理器多采用同构多核技术，例如，Cavium Networks公司OCTEON III CN7XXX 多核处理器采用 MIPS64内核，内核数量多至48个，可以拥有每秒执行2400亿条指令的能力。

　　

　　图3 OCTEON III CN7XXX 多核处理器系统架构

　　张卫表示在通信处理器的架构上，LSI倾向于采用异构多核技术，这样的好处是可以发挥各个处理器的优势，而且频率不用跑的很高，对低功耗有优势。这是LSI的AXM2502的框图

　　

　　图4 AXM2502框图

　　在具体实现上，Axxia处理器平台出了有powerPC内核，还提供自己的DSP内核和各种硬加速引擎，LSI采用了一种称为虚拟管道（LSI Virtual Pipeline）的专利技术把这些处理单元连接起来，张卫表示虚拟管道是LSI多年研发的成果，它可以大幅减少应用软件开发工作量，大幅减低数据在用户层和数据层的交换需求，因为它的大部分计算性能主要靠挂在虚拟管道上的硬件加速引擎完成，而且每个加速引擎可相互通信和数据交换，不像其他供应商的产品需要用户层处理器的介入。

　　张卫表示：“一般的多核通信处理器主要靠提高工作频率来加大计算性能，如现在很多通信处理器内核的工作频率已向1GHz和2GHz方向演进，但采用异构多核的Axxia处理器里面的硬件加速引擎只需要跑200-400Mhz就行了，这样做的好处是功耗大幅降低，对比下来可以降低50%。相应地，运营成本也可以降低50%。”

　　趋势三、回归根本---用硬件解决差异化

　　中国有语成语叫“矫枉过正”，用它形容目前电子业界对软件差异化价值的追捧最为恰当---从最早注重硬件设计到现在大幅地向软件倾斜每个公司都大谈自己的软件工程师的比例来看，对软件的差异化有点倾斜过度了，这又造成了“软件差异化”的同质化---很多公司对软件差异化的理解仅限于UI的重新设计、通过软件去实现大量功能等，这一方面增大了软件工程师的工作量，另一方面也给主控处理器造成负担，反而影响了某些用户体验。

　　“软件差异化并非将所有的差异化都要通过软件去实现。实际上，现在很多系统厂商都提出了用硬件去实现软件的需求，就是用定制芯片把系统厂商的一些关键IP放入到单芯片中，这样，既帮助系统厂商解决了软件工作量也形成了差异化”张卫指出。

　　例如LSI的Axxia通信处理器，系统厂商就可以实现非常自由的定制。在上面的AXM2502处理器中，LSI利用虚拟管道技术，可以在芯片中任意增加系统厂商需要的功能以及接口，实现了极大的灵活性和差异化。

　　这种做法的本质是把处理器变成了一个半成品的开放平台，让用户把自己的IP添加进去，同时 ，厂商也可以根据需要把重要的IP加入，如安全功能、新的算法等等，这种平台化的思路值得借鉴。