隨著LTEAdvanced與LTEAdvancedPro等LTE技術(shù)進(jìn)步，為業(yè)界制造了一場(chǎng)騷動(dòng)——引發(fā)一連串讓下一代基頻設(shè)計(jì)變得比以往任何一代智慧型手機(jī)數(shù)據(jù)機(jī)(modem)晶片更加復(fù)雜的新需求。

全球主要的電信晶片供應(yīng)商高通(Qualcomm)、DSP核心供應(yīng)商CEVA以及處理器核心業(yè)者ARM，均競(jìng)相迎接這一挑戰(zhàn)。三家公司均已開(kāi)發(fā)出新的處理器架構(gòu)，并搶先在今年的世界行動(dòng)通訊大會(huì)(MWC)之前發(fā)布。高通宣布SnapdragonX16、CEVA發(fā)表CEVA-X4，ARM則暢談其新款Cortex-R8。

高通新款數(shù)據(jù)機(jī)晶片在其HexagonDSP核心中執(zhí)行密集的LTE協(xié)定和語(yǔ)音編解碼器(codec)，同時(shí)還采用ARMCortex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(jī)有何不同之處?

與該技術(shù)有關(guān)的議題包括：增加載波聚合(CA)、將多重?zé)o線存取技術(shù)(Multi-RAT)整并于單一數(shù)據(jù)機(jī)、切換不同數(shù)據(jù)機(jī)時(shí)的低延遲作業(yè)、同步處理雙基地臺(tái)以及伴隨VoLTE高品質(zhì)語(yǔ)音通話服務(wù)而來(lái)的復(fù)雜度等。根據(jù)CEVA，新的基頻據(jù)機(jī)必須能夠處理上述所有或更多的問(wèn)題。

TheLinleyGroup資深分析師MikeDemler呼吁為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)機(jī)晶片架構(gòu)進(jìn)行“全面體檢”，“才能滿足LTEAdvanced(LTE-A)與LTE-APro標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)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(jìng)賽，開(kāi)始轉(zhuǎn)變成為針對(duì)處理器、硬體加速與DSP的全新戰(zhàn)場(chǎng)。

供應(yīng)商們正積極討論在Layer1實(shí)體(PHY)控制器、Layer2和layer3處理之間增加的LTE基頻工作負(fù)載應(yīng)該如何進(jìn)行最佳化處理;以及應(yīng)該采用先進(jìn)的DSP核心、強(qiáng)化的處理器核心或是二者兼用的組合?

各據(jù)不同勢(shì)力范圍的每一家供應(yīng)商顯然有著不同的想法。

高通發(fā)表先進(jìn)的LTE數(shù)據(jù)機(jī)SnapdragonX16，用于支援LTE-AProCategory16高達(dá)1Gbps傳輸速率的下行鏈路以及實(shí)現(xiàn)Category13高達(dá)150Mbps的上傳速度。

為了不讓高通專美于前，CEVA和ARM也發(fā)布自家最新設(shè)計(jì)的核心——分別是CEVA-X4與ARMCortex-R8，他們表示最新的架構(gòu)已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接LTE-APro數(shù)據(jù)機(jī)的挑戰(zhàn)了。不過(guò)，目前還沒(méi)有任何一款商用基頻晶片采用任一家IP供應(yīng)商的處理器核心。

因應(yīng)LTE-APro數(shù)據(jù)機(jī)晶片日益增加的處理需求，兩家IP核心供應(yīng)商顯然采取了全然不同的發(fā)展重點(diǎn)。例如，CEVA以CEVA-X4更新其 L1PHY控制器。相反地，ARM則透過(guò)其最新設(shè)計(jì)的四核心Cortex-R8，專注于滿足針對(duì)Layer2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ARMCortex-R則否。他強(qiáng)調(diào)，“X4和R8可能在一款數(shù)據(jù)機(jī)應(yīng)用中共存，讓X4處理實(shí)體層，而Cortex-R則處理更高層級(jí)的控制功能。”

遭遇瓶頸

CEVA行銷與企業(yè)發(fā)展副總裁EranBriman指出，在詳細(xì)研究最新先進(jìn)基頻數(shù)據(jù)機(jī)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(yīng)用重新定義處理控制和資料平面的性能和能效，CEVA開(kāi)發(fā)出全新的CEVA-XDSP架構(gòu)。

CEVA-X4是來(lái)自CEVA-X架構(gòu)的首款授權(quán)核心。雖然DSP一直是CEVA的強(qiáng)項(xiàng)，但Demler認(rèn)為，CEVA-X4更像是“一款具有DSP功能的控制器。”

CEVA無(wú)線業(yè)務(wù)部業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)EmmanuelGresset解釋，在CEVA-X4中增加的CEVA先進(jìn)DSP功能結(jié)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(rèn)為CEVA-X4是一種“全新的處理器類型，它能在DSP與控制之間實(shí)現(xiàn)真正的平衡。”

Gresset還指出，CEVA-X4的CoreMark/MHz基準(zhǔn)達(dá)到了4.0。CoreMark是專為嵌入式系統(tǒng)衡量CPU性能的基準(zhǔn)。 Gresset說(shuō)，這對(duì)于CEVA來(lái)說(shuō)是非常重要的，因?yàn)镃EVA-X4目前可說(shuō)是“與ARMCortex-R7/R8不相上下。”

捍衛(wèi)L2/L3處理領(lǐng)域

ARM一直是智慧型手機(jī)市場(chǎng)中首屈一指的CPU核心供應(yīng)商。

ARM先進(jìn)技術(shù)行銷總監(jiān)ChrisTurner解釋，“ARMCortex-R7目前部署于大量3G/4G智慧型手機(jī)數(shù)據(jù)機(jī)中，Cortex-R4和Cortex-R5也用于ARM合作夥伴的數(shù)據(jù)機(jī)產(chǎn)品中。”

藉著Cortex-R8的推出，ARM計(jì)劃滿足對(duì)于協(xié)議軟體處理以及LTE-APro與第一代5G日益增加的需求。他并補(bǔ)充說(shuō)，“我們期望看到新的基頻設(shè)計(jì)提升到采用Cortex-R8。”

值得注意的是，Cortex-R是為硬即時(shí)應(yīng)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(shí)處理器。”

不過(guò)，奇怪的是，高通顯然并未在其新款SnapdragonX16數(shù)據(jù)機(jī)中采用ARM核心，反而改為部署自家的DSP來(lái)處理LTE-APro的工作負(fù)載。

ARMCortex-R8和R7的最主要區(qū)別在于R8支援多達(dá)4顆超純量亂序執(zhí)行的核心。此外，ARM表示，R8還配備“高達(dá)每核心2MB緊密耦合記憶體”的更大容量。

針對(duì)數(shù)據(jù)機(jī)晶片的其他部份，Turner坦承“實(shí)體層是十分復(fù)雜的工程，包括類比轉(zhuǎn)換、DSP進(jìn)行調(diào)變與解調(diào)、Turbo編碼、錯(cuò)誤檢查與加速加密，以及標(biāo)頭壓縮等。”

那么ARMCortex-R系列核心如何與其連接?Turner說(shuō)，“的確，有些技術(shù)可以從專業(yè)的IP供應(yīng)商授權(quán)取得，但他們通常還得進(jìn)行修改或配置，才能用于一家公司專有的數(shù)據(jù)機(jī)架構(gòu)。”

他補(bǔ)充說(shuō)，“我們?cè)谶@些設(shè)計(jì)中看到ARMCortex-R系列處理器出現(xiàn)在軟體接觸實(shí)體層(Layer-1)硬體之處，并根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)，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(jìng)爭(zhēng)格局的觀點(diǎn)略有不同。Gresset指出，ARM的Cortex-R7或R8在這方面的應(yīng)用，“缺少了DSP和系統(tǒng)控制。”他解釋說(shuō)，這使得ARM難以擴(kuò)展Cortex-R在處理PHY控制器的角色。

Gresset還補(bǔ)充說(shuō)，“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(gòu)，使得晶片尺寸較大，每核心也消耗更多功耗。”。

因此，Gresset強(qiáng)調(diào)，CEVA雖然藉由增加更多硬體加速來(lái)捍衛(wèi)其于Layer1PHY控制器的地盤(pán)，同時(shí)也希望創(chuàng)造一個(gè)可提升至 Layer-2與Layer-3處理的開(kāi)始，盡管這一向是ARM占主導(dǎo)的領(lǐng)域。他將強(qiáng)大的DSP處理(高達(dá)16GOP)、高效的控制器性能以及先進(jìn)的系統(tǒng)控制稱為“CEVA-X新架構(gòu)的三大支柱”。

另一方面，ARM則認(rèn)為，Cortex-R8的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于其“在4個(gè)一致的核心與介面擴(kuò)展數(shù)據(jù)機(jī)軟體”的能力。其目標(biāo)在于為密集的即時(shí)軟體工作負(fù)載“實(shí)現(xiàn)平行化，以及滿足LTE-A與LTE-Apro所需的性能與時(shí)機(jī)”。