多核增强3G基站性能编程技术面临挑战

无线通信网络设施正在由3G向4G转型，随着对多载波、高速、多任务支持需求的增加，基站与核心网设备对多核处理器的需求越来越强。根据In-Stat的调查结果显示，到2013年，将近88%的移动处理器出货量是属于多核产品的，其市场规模将达到775万台，并将保持22.3%的年复合增长率。有业内人士表示，3G基站受益于多核技术之后将带来革命性的变革，而随着DSP(数字信号处理)由单核向多核转型，DSP市场的格局也将被打破。　　多核成未来趋势　　由于通过芯片主频来提升性能已经接近物理极限，采用多核架构来提升整体性能便成为自然的选择。采用多核设计，可以把原本需要多个芯片、多个线路板、多个机箱才能完成的功能集中在较少的芯片、电路板和机箱里面，从而大大节省了外围电路成本、占用空间以及运行过程中的电力消耗成本。　　随着LTE部署的逐渐完成，从核心网络设备到基站，通信基础设施对高性能信号处理有着非常广泛的需求。德州仪器中国区ASP业务拓展及应用总监李俭在接受《中国电子报》记者采访时表示，以3G服务和未来LTE等应用为代表的越来越多的数据和通信协议处理要求已不是简单的数学算法所能支持的，更需要相关的包处理能力，多核技术必将沿着低功耗、强控制处理能力、更多功能集成、更高性能DSP核的方向演进。　　飞思卡尔网络通信部亚太区业务拓展副总监曲大健告诉《中国电子报》记者，未来的基站需要DSP有更高的处理速度、更强的处理能力、每用户的成本更低以及体积更小等，这对DSP制造厂商提出了更大的挑战。在今年8月的飞思卡尔技术论坛(FTF)上，飞思卡尔推出了新型4核8154DSP处理器。曲大健表示，该处理器针对基带芯片提供在线多加速器平台引擎技术，与4个DSP内核一起运行，以支持3G-LTE、TDD-LTE、TD-SCDMA和WiMAX标准及HSPA+码速率应用。　　Tilera公司CEO欧明德在接受《中国电子报》记者独家专访时也表示，在基站控制领域，多核处理器将与FPGA(现场可编程门阵列)两者共存：FPGA在接口管理、射频以及需要硬件加速处理方面有独特的优势，在基站的前端靠近天线的部分以及数字中频的部分，用FPGA来设计是比较适合的，而剩下的基带部分完全可以被多核处理器替代。他表示，多核处理器可大大简化3G基站的系统架构、成本、功耗及PCB板面积。　　编程需提高灵活性　　多核架构具有特定的复杂性，并不是直接把多个芯片的多处理器浓缩到单一芯片之中那么简单。随着计算机制造商和软件开发商转向研发单硅芯片上的众核技术，针对多核处理器的编程已经成为业界的一大挑战。　　作为多核技术的领导者，英特尔最近推出了一款处理器原型设计，叫做“单芯片云计算机”，其运行方式是把同类型的处理器通过高性能的网络连接在一起，这样就可以在一个或者多个处理器上运行程序，从而完成某一项任务。英特尔研究院院士、万亿级计算研究总监詹姆斯·郝尔德表示，多核处理器的软件编写是要让它以“透明”方式认识核的添加和频率的增加，同时利用增加的处理器。这款芯片原型可以应用云数据中心软件常用的高效并行编程方法。他告诉记者，目前，在OpenCirrus上进行合作的英特尔、惠普和雅虎的研究人员已经开始利用Hadoop这种支持数据密集型、分布式应用程序的Java软件框架，将云应用程序移植到这种包含48个IA内核的芯片上。　　美国风河系统公司中国总经理韩青在接受《中国电子报》记者采访时表示，多核处理器在产品研发设计方面具有非常大的难度和不确定性，其中的关键在于软件开发的时间和成本管理以及风险管理。他告诉记者，推进多核技术是风河的既定战略和业务增长引擎，在最近结束的2009WindRiver开发者区域大会上，嵌入式多核应用成为重要的主题。其中，多核Off-Loading等相关技术已经更加成熟，为移动、网络等应用领域注入了新的活力。在3G领域，Wind River Linux4.0以及Hypervisor已成为业界的亮点。