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(gòu)，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(shù)有關(guān)的議題包括：增加載波聚合(CA)、將多重無線存取技術(shù)(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(zhì)語音通話服務(wù)而來的復(fù)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(gòu)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(zhuǎn)變成為針對處理器、硬體加速與DSP的全新戰(zhàn)場。

供應(yīng)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(yīng)該如何進行最佳化處理;以及應(yīng)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(yīng)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(shè)計的核心——分別是CEVA-X4與ARM Cortex-R8，他們表示最新的架構(gòu)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(yīng)商的處理器核心。

因 應(yīng)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(yīng)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(shè)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(diào)，“X4和R8可能在一款數(shù)據(jù)機應(yīng)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(yīng)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(gòu)。

CEVA-X4是來自CEVA-X架構(gòu)的首款授權(quán)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(wù)部業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān)Emmanuel Gresset解釋，在CEVA-X4中增加的CEVA先進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(gòu)充份結(jié)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(yīng)用

捍衛(wèi)L2/L3處理領(lǐng)域

ARM一直是智慧型手機市場中首屈一指的CPU核心供應(yīng)商。

ARM先進技術(shù)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(shè)計提升到采用Cortex-R8。”

值得注意的是，Cortex-R是為硬即時應(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(fù)雜的工程，包括類比轉(zhuǎn)換、DSP進行調(diào)變與解調(diào)、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(shù)可以從專業(yè)的IP供應(yīng)商授權(quán)取得，但他們通常還得進行修改或配置，才能用于一家公司專有的數(shù)據(jù)機架構(gòu)。”

他補充說，“我們在這些設(shè)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(yīng)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(gòu)，使得晶片尺寸較大，每核心也消耗更多功耗。”。

因 此，Gresset 強調(diào)，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(dǎo)的領(lǐng)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(gòu)的三大支柱”。

另一方面，ARM則認為，Cortex-R8的關(guān)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”。