為多處理器系統(tǒng)選擇最佳設(shè)計(jì)方案

互連的重要性

讓我們回到先前那個(gè)無(wú)線基帶處理的例子。如今一個(gè)一般的WiMAX基帶系統(tǒng)可以每個(gè)基站擁有24～48個(gè)天線數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到每個(gè)數(shù)據(jù)流123 Mbps。這樣天線數(shù)據(jù)的總速率就達(dá)到了3～6 Gbps。

在以通過(guò)CDMA等擴(kuò)展頻譜技術(shù)編碼的通道來(lái)支持多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的同時(shí)，所有基帶處理區(qū)塊還要獲得來(lái)自所有廣播天線的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)這樣的良好性能，關(guān)鍵是要有一個(gè)高效的低延遲互連。

相比于以太網(wǎng)，Serial RapidIO (SRIO)的協(xié)議過(guò)空更低，而且它和PCI Express不一樣，可以支持多個(gè)主站，所以SRIO在這種多天線系統(tǒng)中正日益流行。此外，SRIO的多點(diǎn)傳送功能在面向這類(lèi)應(yīng)用的分布式系統(tǒng)中也是非常重要的。

SRIO還很適合于其它高性能信號(hào)處理應(yīng)用，包括雷達(dá)、成像和信號(hào)智能等。在這里，多點(diǎn)傳送可以成為一個(gè)非常有用的功能，比如在數(shù)據(jù)需要被發(fā)送到多個(gè)DSP的IPTV服務(wù)器等視頻處理應(yīng)用中。

在適應(yīng)外部天線時(shí)，F(xiàn)PGA方案會(huì)有一些困難。如今，執(zhí)行一個(gè)SRIO接口所需要的邏輯元件可以達(dá)到數(shù)千個(gè)門(mén)極，這個(gè)接口相比于DSP的硬連線接口來(lái)說(shuō)是很珍貴的。FPGA廠商也實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，比如Xilinx的Virtex-5就推出了一個(gè)硬核PCI-Express接口。要避免這樣產(chǎn)生的成本，有一個(gè)很好的辦法就是利用一個(gè)FPGA來(lái)作為一個(gè)DSP的協(xié)處理器，其中FPGA和DSP通過(guò)DSP的外部存儲(chǔ)器接口總線來(lái)連接，讓數(shù)據(jù)能以較低的成本或者DSP處理器過(guò)空從邏輯元件的FPGA發(fā)送出來(lái)并發(fā)回到FPGA。

一個(gè)混合式DSP/FPGA系統(tǒng)中的無(wú)線基帶處理

為了理解對(duì)于設(shè)計(jì)人員的含義，我們可以來(lái)看看上面所討論的一個(gè)用于WiMax的特殊方案，以及該方案如何在一個(gè)DSP/FPGA多處理器板上應(yīng)用。3～6 Gbps的天線數(shù)據(jù)對(duì)于C6455這樣的一個(gè)DSP來(lái)說(shuō)太大了，所以天線數(shù)據(jù)的處理就需要一個(gè)ASIC或FPGA來(lái)進(jìn)行。

以CommAgility的AMC-D4F1 (包含了4個(gè)C4655 DSP和1 個(gè)FPGA)為例，其中天線數(shù)據(jù)的處理就是由Xilinx FPGA完成的。AMC-D4F1的卡上FPGA和AdvancedMC結(jié)構(gòu)之間的SRIO連接最適合用來(lái)將天線數(shù)據(jù)從MicroTCA基架的無(wú)線電卡上傳輸?shù)阶鳛榛鶐幚砜ǖ腁MC-D4F1。

在另一方面，WiMAX用戶數(shù)據(jù)每通道的速度大約為19Mbps，而C6455 DSP則可以輕松處理多個(gè)用戶通道。AMC-D4F1上的三個(gè)DSP有一個(gè)連接到FPGA的32位125MHz的外部存儲(chǔ)器接口，而每個(gè)DSP有一個(gè)64位接口。這樣就構(gòu)成了一個(gè)速度至少4 Gbps的接口，讓每個(gè)DSP可以處理超過(guò)100個(gè)用戶通道。

AMC-D4F1的背板SRIO連接性讓系統(tǒng)集成者可以配置多張卡來(lái)擴(kuò)大到所需的基站尺寸，并使得廠商能夠采用一個(gè)隨需付費(fèi)方案來(lái)部署基站。這是將資本支出最小化并獲得收入的一個(gè)重要因素。