TI工程师讲解最新发布的4G基站DSP及SoC
发布时间：2010-11-12 10:36
发布者：老郭
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本文根据TI公司DSP产品部业务拓展经理丁刚的演讲整理 TI最近推出的一系列的产品技术（参见TI推出多核DSP TMS320C66x 性能提升4倍，TI隆重推出业界功能最强大的4G基站SoC）最关键的点在于TI专利的KeyStone多内核架构。 
KeyStone多内核架构 多内核架构包括几部分：一是芯片内部互联的结构，第二它具有多层处理单元，包括最外边与外界相结合的高速输入输出和连接其它超链接总线，也包括可以接数字广播的数字前端，也有通信协处理器，还包括数据搬运的协处理器。在这之上是核心处理功能单元，包括内存管理、多核管理以及各种处理器内容、ARM内核。TI未来芯片都会是这样多内核结构，以多个核作为主要的处理单元，加上协处理器。再用TI专有的TeraNet的总线结构把所有部分有机联系在一起。 在这个基础之上，TI推出最新一代DSP内核，以及在这个内核基础上的多核DSP，还有针对通信应用SoC。 
C66x内核框图 以往，我们设计芯片遇到两难的境地。当我们追求性能的时候成本可能会比较高，当我们追求精度的时候可能运算会比较复杂，当我们追求低功耗的时候可能支持的容量比较有限，当我们要求处理速度非常快、能实时处理任何任务时可能又带来它的灵活性比较少。TI推出这样一系列芯片，在这两者之间都可以达到一个平衡。 从下面的评测里可以看出，新的DSP处理性能（GMAC）是目前在市面上已经有最高性能DSP的五倍。每个内核可以支持40G的MAC的内核运算，频率为1.25GHz。创新的DSP内核，带来定点处理能力提高，同时也可以进行浮点处理能力，每个内核可以达到20GFLOP的处理能力，也就是说可以达到每秒钟20G的浮点运算。 
现在大多数DSP都是定点的。定点DSP有一个好处：在运算的时候会非常简洁，写的公式可以很简洁地做到。从芯片设计来讲，它也比较简单，所以，它的速度可以很快。达到精度的要求需要浮点支持，用定点处理器支持浮点运算的话，算法就会变得很复杂。 我们最近推出的C66x DSP可以同时支持定浮点运算，它的运算速度和普通DSP接近的速度，同时具有浮点运算的精度，所以，达到精度和处理性能简洁的统一。 从功耗和处理能力来讲，如果支持处理的通道数很多，要支持大量的运算，就意味着功耗又会变得比较高。新的这颗DSP里，希望这两个之间得到一个平衡，达到低功耗的同时也能达到大的处理容量。 首先利用TI绿色功耗技术，包括动态电源监测、Smart Reflex电源管理技术。Smart Reflex技术是从TI另一项领先产品中来的。因为手机是电池供电的，对低功耗要求非常高，因此TI发明了Smart Reflex电源管理技术。这项技术现应用到基站处理器上，保证基站在低功耗和强大处理能力之间达到一个平衡。 TI推出的一系列芯片可扩展性非常好。在引脚兼容的情况下，它有不同内核数的芯片。下面列出的三颗芯片管脚是完全兼容的。硬件上可以做到单块板子，硬件设计不变，处理容量增加的时候换一颗芯片，得到能力的翻倍或再翻倍。 
下面介绍的是面向软件无线电的C6670。这是4个C66x内核的DSP，特点是它针对软件无线电应用加强了处理，增加了协处理器。在软件平台上可以支持多种无线标准，这帮助了运营商解决他们所面临的挑战，可以通过软件升级让运营商支持不同的标准。 从3G/4G开始，无线宽带应用越来越多，无线传输数据量海量放大，采用传统技术来做成本会非常高。新的处理器对处理海量数据来讲，每一位处理成本降低来帮助我们客户得到他的竞争优势。 下图所示为TI新推出的几款DSP的功能和参数比较。 
6616芯是TI推出的第五代芯片，它是第一颗支持第四代通讯LTE的基站SoC。它的性能比现在的芯片高出两倍以上，并定义了软件无线电物理层的最高标准。它同时支持了对网络协议处理，从对DSP的处理到层1、层2到层3的全线处理。 到目前为止，在全世界无线运营商中，TI提供的超过200家运营商，他们运营的无线基站设备使用的是TI的芯片，使用TI的层一处理器。TI每年出货量超过1000万片。这使得可以说TI的层一处理可以作为业界黄金标准。 至于软件无线电，因为现在的标准发展越来越快，一个运营商只能做一种通讯协议的限制正在被打破。国内运营商基本是全服务的，既可以做GSM，也可以做TD、CDMA2000、WCDMA。对运营商来说，在某个区域部署，这个区域需要什么样的设备就可以提供什么设备，而不是一个区域订一套或多套设备。 6616第二个特点是对数据包的处理。传统的DSP是用于层一的运算，SoC的运算不仅仅包括层一的运算，还包括数据包层二的数据包的运算，这里包括两部分，层二更多的是海量的数据搬运，打包、解包等等。6616有数据搬运协处理器。在层二里有具体的协议解释，也有一个对层二的协议解释处理器在其中。这可以使SoC的通信技术所需要的板上网络处理器的需求就大大降低了。 TI为这些新器件提供了强大的软件开发工具。也提供了性价比比较高的评估板，以及针对具体应用的软件。还有一些第三方合作伙伴一道为客户提供相应的服务。 |
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