隨著LTE Advanced與LTE Advanced Pro等LTE技術進步，為業(yè)界制造了一場騷動——引發(fā)一連串讓下一代基頻設計變得比以往任何一代智慧型手機數(shù)據(jù)機(modem)晶片更加復雜的新需求。
全球主要的電信晶片供應商高通(Qualcomm)、DSP核心供應商CEVA以及處理器核心業(yè)者ARM，均競相迎接這一挑戰(zhàn)。三家公司均已開發(fā)出新的處理器架構，并搶先在今年的世界行動通訊大會(MWC)之前發(fā)布。高通宣布Snapdragon X16、CEVA發(fā)表CEVA-X4，ARM則暢談其新款Cortex-R8。
高通新款數(shù)據(jù)機晶片在其Hexagon DSP核心中執(zhí)行密集的LTE協(xié)定和語音編解碼器(codec)，同時還采用ARM Cortex執(zhí)行Linux作業(yè)系統(tǒng)(OS)、IMS和IP堆疊。
挑戰(zhàn)何在？
那么，這些新的基頻數(shù)據(jù)機有何不同之處？
與該技術有關的議題包括：增加載波聚合(CA)、將多重無線存取技術(Multi-RAT)整并于單一數(shù)據(jù)機、切換不同數(shù)據(jù)機時的低延遲作業(yè)、同步處理雙基地臺以及伴隨VoLTE高品質語音通話服務而來的復雜度等。根據(jù)CEVA，新的基頻據(jù)機必須能夠處理上述所有或更多的問題。
The Linley Group資深分析師Mike Demler呼吁為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)機晶片架構進行“全面體檢”，“才能滿足LTE Advanced(LTE-A)與LTE-A Pro標準日益嚴格的性能和功耗限制。”
因此，存在于高通、CEVA和ARM三方之間的競賽，開始轉變成為針對處理器、硬體加速與DSP的全新戰(zhàn)場。
供應商們正積極討論在Layer 1實體(PHY)控制器、Layer 2和layer 3處理之間增加的LTE基頻工作負載應該如何進行最佳化處理；以及應該采用先進的DSP核心、強化的處理器核心或是二者兼用的組合？
各據(jù)不同勢力范圍的每一家供應商顯然有著不同的想法。
高通發(fā)表先進的LTE數(shù)據(jù)機Snapdragon X16，用于支援LTE-A Pro Category 16高達1 Gbps傳輸速率的下行鏈路以及實現(xiàn)Category 13高達150Mbps的上傳速度。
高通最新Snapdragon X16支援高達1 Gbps的下載速度，號稱是行動產(chǎn)業(yè)首款Gigabit級的LTE數(shù)據(jù)機
為了不讓高通專美于前，CEVA和ARM也發(fā)布自家最新設計的核心——分別是CEVA-X4與ARM Cortex-R8，他們表示最新的架構已經(jīng)準備好迎接LTE-A Pro數(shù)據(jù)機的挑戰(zhàn)了。不過，目前還沒有任何一款商用基頻晶片采用任一家IP供應商的處理器核心。
因應LTE-A Pro數(shù)據(jù)機晶片日益增加的處理需求，兩家IP核心供應商顯然采取了全然不同的發(fā)展重點。例如，CEVA以CEVA-X4更新其L1 PHY控制器。相反地，ARM則透過其最新設計的四核心Cortex-R8，專注于滿足針對Layer 2與L3軟體處理持續(xù)增加的需求。
Demler明確指出，Cortex-R8和CEVA-X4是兩種完全不同的核心。CEVA-X4用于PHY層控制，而ARM Cortex-R則否。他強調，“X4和R8可能在一款數(shù)據(jù)機應用中共存，讓X4處理實體層，而Cortex-R則處理更高層級的控制功能。”
CEVA-X4與ARM Cortex-R8可能共存于下一代數(shù)據(jù)機晶片中？
遭遇瓶頸
CEVA行銷與企業(yè)發(fā)展副總裁Eran Briman指出，在詳細研究最新先進基頻數(shù)據(jù)機的需求后，“我們發(fā)現(xiàn)PHY控制器在下一代基頻中的瓶頸。”
藉由為基頻應用重新定義處理控制和資料平面的性能和能效，CEVA開發(fā)出全新的CEVA-X DSP架構。
CEVA-X4是來自CEVA-X架構的首款授權核心。雖然DSP一直是CEVA的強項，但Demler 認為，CEVA-X4更像是“一款具有DSP功能的控制器。”
CEVA無線業(yè)務部業(yè)務開發(fā)總監(jiān)Emmanuel Gresset解釋，在CEVA-X4中增加的CEVA先進DSP功能結合了控制層處理，以及“協(xié)同處理器和硬體加速的支援。”
他認為CEVA-X4是一種“全新的處理器類型，它能在DSP與控制之間實現(xiàn)真正的平衡。”
Gresset還指出，CEVA-X4的CoreMark/MHz基準達到了4.0。CoreMark是專為嵌入式系統(tǒng)衡量CPU性能的基準。Gresset說，這對于CEVA來說是非常重要的，因為CEVA-X4目前可說是“與ARM Cortex-R7/R8不相上下。”
新的CEVA-X4架構充份結合控制器與DSP處理器，瞄準手機、IoT裝置以及下一代5G基頻數(shù)據(jù)機等應用
捍衛(wèi)L2/L3處理領域
ARM一直是智慧型手機市場中首屈一指的CPU核心供應商。
ARM先進技術行銷總監(jiān)Chris Turner解釋，“ARM Cortex-R7目前部署于大量3G/4G智慧型手機數(shù)據(jù)機中，Cortex-R4和Cortex-R5也用于ARM合作夥伴的數(shù)據(jù)機產(chǎn)品中。”
藉著Cortex-R8的推出，ARM計劃滿足對于協(xié)議軟體處理以及LTE-A Pro與第一代5G日益增加的需求。他并補充說，“我們期望看到新的基頻設計提升到采用Cortex-R8。”
值得注意的是，Cortex-R是為硬即時應用而最佳化的，Turner因此稱Cortex-R8是“專為5G性能打造的唯一即時處理器。”
不過，奇怪的是，高通顯然并未在其新款Snapdragon X16數(shù)據(jù)機中采用ARM核心，反而改為部署自家的DSP來處理LTE-A Pro的工作負載。
ARM Cortex-R8和R7的最主要區(qū)別在于R8支援多達4顆超純量亂序執(zhí)行的核心。此外，ARM表示，R8還配備“高達每核心2MB緊密耦合記憶體”的更大容量。
隨著5G的資料傳輸速率大幅提升，Cortex-R8兼具低延遲、高效能與低功耗的優(yōu)勢，有助于打造支援LTE-A Pro和5G的數(shù)據(jù)機
針對數(shù)據(jù)機晶片的其他部份，Turner坦承“實體層是十分復雜的工程，包括類比轉換、DSP進行調變與解調、Turbo編碼、錯誤檢查與加速加密，以及標頭壓縮等。”
那么ARM Cortex-R系列核心如何與其連接？Turner說，“的確，有些技術可以從專業(yè)的IP供應商授權取得，但他們通常還得進行修改或配置，才能用于一家公司專有的數(shù)據(jù)機架構。”
他補充說，“我們在這些設計中看到ARM Cortex-R系列處理器出現(xiàn)在軟體接觸實體層(Layer-1)硬體之處，并根據(jù)不同的標準，為管理與排程連接的所有軟體提供Layer-2與Layer-3處理。”
此外，他表示，ARM的處理器還可執(zhí)行Layer-1控制軟體，配置與管理連接至Layer-1硬體(包括DSP與本地化控制邏輯)的介面。
是否重疊？
然而，CEVA看這一競爭格局的觀點略有不同。Gresset指出，ARM的Cortex-R7或R8在這方面的應用，“缺少了DSP和系統(tǒng)控制。”他解釋說，這使得ARM難以擴展Cortex-R在處理PHY控制器的角色。
Gresset還補充說，“相較于CEVA-X4采用VLIW/SIMD核心，ARM的R7/R8由于采用超純量亂序架構，使得晶片尺寸較大，每核心也消耗更多功耗。”。
因此，Gresset 強調，CEVA雖然藉由增加更多硬體加速來捍衛(wèi)其于Layer 1 PHY控制器的地盤，同時也希望創(chuàng)造一個可提升至Layer-2與Layer-3處理的開始，盡管這一向是ARM占主導的領域。他將強大的DSP處理(高達16GOP)、高效的控制器性能以及先進的系統(tǒng)控制稱為“CEVA-X新架構的三大支柱”。
另一方面，ARM則認為，Cortex-R8的關鍵優(yōu)勢在于其“在4個一致的核心與介面擴展數(shù)據(jù)機軟體”的能力。其目標在于為密集的即時軟體工作負載“實現(xiàn)平行化，以及滿足LTE-A與LTE-A pro所需的性能與時機”。
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