采用LSI網(wǎng)絡(luò)解決方案實(shí)現(xiàn)WCDMA RNC HSPA用戶平面加速

　　相對于通常受限于單核或單線程性能的非加速方案而言，這種加速方案具有明顯的優(yōu)勢。以前，提高HSPA峰值數(shù)據(jù)速率和增加用戶(使用典型的CPU和操作系統(tǒng)模型，用CPU進(jìn)行用戶平面處理的用戶)數(shù)量要求單用戶處理軟件在多個處理器上并行或管道化操作。這種軟件工作方式不僅極其復(fù)雜、成本高昂，而且容易出錯。與此不同的是，我們可利用LSIAPP650處理器來負(fù)責(zé)一些CPU工作強(qiáng)度最高的處理任務(wù)，從而節(jié)約50%乃至更多的CPU處理資源。而且在采用同一硬件時，高峰值數(shù)據(jù)速率與總體吞吐量將提高一倍以上。

　　APP650在用戶平面處理方面的優(yōu)勢

　　APP650網(wǎng)絡(luò)處理器由幾個處理單元組成，其中包括模式處理器、流量管理和狀態(tài)引擎等。

　　模式處理器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包分類，其采用管線化、多線程的多處理器架構(gòu)。模式處理器的每管線級能在每個時鐘周期的不同上下文/線程下工作，這不同于管線中的所有指令必須屬于單個上下文且只有上下文暫停(高速緩存缺失、存儲器訪問、分支預(yù)測錯誤等)時才打開管線中上下文執(zhí)行的傳統(tǒng)通用架構(gòu)。在傳統(tǒng)的單線程架構(gòu)中，讓執(zhí)行管線保持繁忙比較困難，因?yàn)楣芫€中的所有指令都屬于單線程。在APP650架構(gòu)中，如果上下文執(zhí)行的函數(shù)調(diào)用時延較高，那么該函數(shù)調(diào)用在管線中的位置會被分配給其他上下文。因此，APP650多線程架構(gòu)能支持零周期上下文切換功能，這在單線程的多核架構(gòu)中是不能實(shí)現(xiàn)的。模式處理引擎可提供144個不同的上下文，能全面利用硬件資源，并避免存儲器出現(xiàn)時延。

　　與此形成對比的是，CPU的存儲器瓶頸會導(dǎo)致我們難以充分利用資源，而且會浪費(fèi)CPU的工作周期。APP650網(wǎng)絡(luò)處理器會為即將到達(dá)的數(shù)據(jù)包分配一個上下文，這樣許多數(shù)據(jù)包能同時處理。由于我們能同時處理許多數(shù)據(jù)包，這樣就能充分利用CPU資源，而且還能實(shí)現(xiàn)高達(dá)5.9Gb/s的數(shù)據(jù)速率。

　　在APP650架構(gòu)中，機(jī)制與策略是彼此獨(dú)立的。硬件負(fù)責(zé)提供機(jī)制，而軟件負(fù)責(zé)提供策略。APP650架構(gòu)是在硬件中執(zhí)行存儲器管理與數(shù)據(jù)移動，因此在牽涉到存儲器的分配與釋放、數(shù)據(jù)包指針的跟蹤或者數(shù)據(jù)復(fù)制到不同存儲器地址等方面時間，不會出現(xiàn)軟件消耗資源的問題。APP650硬件就每個數(shù)據(jù)包調(diào)用軟件來提供決策，避免了因中斷處理或輪詢而浪費(fèi)CPU資源。APP650網(wǎng)絡(luò)處理器還包括了預(yù)排序修改(PQM)引擎，其不僅能在數(shù)據(jù)包的不同部分中插入或刪除數(shù)據(jù)，而且還可將數(shù)據(jù)包分段為許多子數(shù)據(jù)包。PQM引擎的上述特性可顯著加速RLC分段/排序進(jìn)程。另外，APP650網(wǎng)絡(luò)處理器還有一個重要特性，就是硬件輔助多字段數(shù)據(jù)包分類。數(shù)據(jù)包分類可能占用很多CPU資源，但在APP650網(wǎng)絡(luò)處理器上數(shù)據(jù)包分類非常高效。

　　APP650狀態(tài)引擎提供了跟蹤數(shù)據(jù)包相關(guān)狀態(tài)的機(jī)制。在RLC處理中，我們用該引擎跟蹤RLC連接狀態(tài)。舉例來說，與每個RLC連接相關(guān)的12位序列號都是狀態(tài)引擎所跟蹤的協(xié)議狀態(tài)的一部分。

　　在APP650網(wǎng)絡(luò)處理器中，硬件將軟件作為子例程調(diào)用，就緩沖管理、流量整形/調(diào)度和數(shù)據(jù)包修改提供決策。軟件運(yùn)行在基于超長指令字(VLIW)架構(gòu)的三個計(jì)算引擎上。緩沖管理計(jì)算引擎強(qiáng)制執(zhí)行數(shù)據(jù)包丟棄策略并保持排序統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。流量整形器引擎確定每個隊(duì)列的服務(wù)質(zhì)量(QOS)和服務(wù)等級(COS)處理。流編輯器計(jì)算引擎執(zhí)行協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)修改。APP650網(wǎng)絡(luò)處理器的硬件輔助流量管理支持成千上萬隊(duì)列的確定性流量管理行為，同時還提供了一個框架，通過C編程語言子集進(jìn)行流量管理算法定制。由于流量管理功能由不同引擎執(zhí)行，因此分類工作負(fù)載不會影響流量管理的確定性。

　　與此形成對比的是，CPU架構(gòu)要在支持?jǐn)?shù)據(jù)包處理應(yīng)用的同一處理器池上或在一個單獨(dú)分配的內(nèi)核上執(zhí)行流量管理算法。這兩種情況都會造成硬件資源在確定性方面利用不充分。此外，軟件程序員還要負(fù)責(zé)流量管理解決方案開發(fā)的各方面工作。APP650架構(gòu)通過硬件框架消除了上述各種復(fù)雜問題，軟件程序員只需做出流量決策。

　　APP650架構(gòu)的構(gòu)建使軟件開發(fā)人員不用考慮硬件多線程和并行處理的問題。因此，APP650架構(gòu)所需較少的軟件編程，相對于現(xiàn)有的CPU無線用戶平面解決方案而言能大幅提高吞吐量。