ITRS的工序路線(xiàn)圖與新一代嵌入式多核SoC設(shè)計(jì)

在網(wǎng)絡(luò)無(wú)處不在、IP無(wú)處不在和無(wú)縫移動(dòng)連接的總趨勢(shì)下，國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)路線(xiàn)圖(ITRS)項(xiàng)目組在他們的15年半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè)中認(rèn)為，隨著技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)推進(jìn)“摩爾定律”和生產(chǎn)力極限的發(fā)展，將出現(xiàn)若干新的半導(dǎo)體技術(shù)，在芯片之上或者在芯片之外不斷擴(kuò)展新的功能。圖1就顯示了手機(jī)芯片技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。


總的來(lái)說(shuō)，新興的半導(dǎo)體技術(shù)可以分為三種：摩爾定律、廣義摩爾定律、超越摩爾定律。所有這些都能對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)空間起到顯著影響，使用系統(tǒng)級(jí)芯片體系結(jié)構(gòu)通常會(huì)用到以下技術(shù)：多核(MC)、分級(jí)緩存、芯片內(nèi)連接、按需提供的加速引擎、可連接性。

所有這些技術(shù)加起來(lái)就能夠提供一個(gè)可擴(kuò)展、基于軟件多核／加速引擎的系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC-MC／AE)解決方案，可以滿(mǎn)足從低端到高端的各種應(yīng)用程序需求，通過(guò)這些新的服務(wù)實(shí)現(xiàn)并擴(kuò)展各種用戶(hù)體驗(yàn)。

三種“摩爾定律”

隨著技術(shù)與體系結(jié)構(gòu)推進(jìn)“摩爾定律”和生產(chǎn)力極限的發(fā)展，在2005年ITRS首次提出了“超越摩爾定律”的概念，用來(lái)指代那些不可度量的功能性集合。不僅包括大部分的模擬功能，還包括無(wú)源器件、高電壓、傳感器、促動(dòng)器和啟動(dòng)器等。

在ITRS舉辦的大會(huì)上，他們給出了這三種“摩爾定律”的大致定義：
摩爾定律：幾何級(jí)規(guī)模增長(zhǎng)。
廣義摩爾定律：算術(shù)級(jí)規(guī)模增長(zhǎng)。
超越摩爾定律：功能多樣化。

“摩爾定律”主要指在度量芯片邏輯和內(nèi)存的物理特性各個(gè)方面都呈現(xiàn)幾何級(jí)規(guī)模的持續(xù)增長(zhǎng)，它能增強(qiáng)芯片的密度(減少功能的單位成本)、性能(速度、能力)以及對(duì)應(yīng)用程序和最終客戶(hù)的可靠’性?xún)r(jià)值。

“廣義摩爾定律”通常是指那些與幾何級(jí)規(guī)模增長(zhǎng)特性相關(guān)、能夠影響芯片電子性能的處理器技術(shù)。

“超越摩爾定律”指集合在裝置中的各種功能，它們無(wú)法用摩爾定律來(lái)度量，卻能以不同的方式為最終客戶(hù)提供各種附加價(jià)值。

這些“超越摩爾定律”的方法，通常使用一些非數(shù)字化的功能(例如射頻通信、能源控制、無(wú)源組件、傳感器、促動(dòng)器及第三方的IP等功能增強(qiáng)組件)。將這些技術(shù)應(yīng)用于系統(tǒng)板級(jí)／特定封裝級(jí)(SiP，系統(tǒng)內(nèi)封裝)或芯片級(jí)(系統(tǒng)級(jí)芯片)等潛在的解決方案。

總的發(fā)展趨勢(shì)是，越來(lái)越多的功能都不再以同樣的模式增長(zhǎng)(摩爾定律所定義的那樣)。這是功能多樣化，而不是簡(jiǎn)單的增長(zhǎng)，但是商業(yè)和技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方面。

將“摩爾定律”與“超越摩爾定律”聯(lián)合起來(lái)，就能夠得到系統(tǒng)級(jí)芯片或者系統(tǒng)內(nèi)封裝，這并非芯片上同樣功能的簡(jiǎn)單整合，而是能真正增加其價(jià)值的整合。

SOC設(shè)計(jì)中的功能多樣化

國(guó)際電信聯(lián)盟無(wú)線(xiàn)通信部(ITU-R)正在研究未來(lái)系統(tǒng)中的用戶(hù)需求預(yù)測(cè)。例如在即將到來(lái)的2010年，為了滿(mǎn)足IMT-2000(國(guó)際移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn))及更先進(jìn)的技術(shù)需要，預(yù)測(cè)全世界所需要的頻譜帶寬總量。

IMT-2000系統(tǒng)屬于第三代移動(dòng)通信，在固定電線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)(例如PSTN／ISDN／IP)及各種其他移動(dòng)特有服務(wù)的支持下，能夠訪問(wèn)各種電信服務(wù)。IMT-2000主要特性包括：

(1)通過(guò)各種服務(wù)和終端能夠提供多媒體應(yīng)用的能力。
(2)各種具體技術(shù)具有高度的共通性。
(3)在IMT-2000和固定網(wǎng)絡(luò)之間具有業(yè)務(wù)一致性。
(4)質(zhì)量很好。
(5)全世界漫游。
(6)很小的終端可以在世界各地使用。

在未來(lái)5～15年，還將有以下發(fā)展趨勢(shì)：

(1)網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性進(jìn)一步增強(qiáng)，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何設(shè)備上都能以寬帶的速度接收高質(zhì)量的多媒體內(nèi)容。

(2)在市場(chǎng)上，終端用戶(hù)將是創(chuàng)建各種多媒體內(nèi)容的主要力量。

(3)將出現(xiàn)很多高級(jí)的基于IP的應(yīng)用和服務(wù)，推進(jìn)高帶寬可擴(kuò)展性網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展。

(4)出現(xiàn)裝備多個(gè)內(nèi)核或者支持多線(xiàn)程的芯片及加速器的多處理器平臺(tái)，以支持各種高級(jí)應(yīng)用和服務(wù)。

(5)處理器技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)從65nm到45nm、32nm、22nm乃至10nm的工藝水平。

(6)網(wǎng)絡(luò)中隨處可見(jiàn)可擴(kuò)展的封裝與反病毒技術(shù)。

(7)家庭網(wǎng)絡(luò)將越來(lái)越復(fù)雜，包含了各種數(shù)據(jù)通信與娛樂(lè)功能。

(8)在家庭、辦公室及野外能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫移動(dòng)性。

與傳統(tǒng)的PC應(yīng)用程序或者服務(wù)器應(yīng)用程序相比，考慮到內(nèi)核速度與內(nèi)存I／O延遲等的本質(zhì)性差異，如今的嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)并不能提供可觀的性能，無(wú)法滿(mǎn)足先前提到的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算場(chǎng)景的需求。

現(xiàn)在．幾乎所有批量生產(chǎn)的商業(yè)性處理器都是基于單線(xiàn)程體系結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)的，這必然受到性能和應(yīng)用方面的諸多標(biāo)準(zhǔn)限制。隨著應(yīng)用變得越來(lái)越依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)，這種傳統(tǒng)的處理器設(shè)計(jì)技術(shù)將無(wú)法滿(mǎn)足聚合計(jì)算與網(wǎng)絡(luò)范式的吞吐量需求。

這種基于“包”的計(jì)算環(huán)境特點(diǎn)在于大數(shù)據(jù)量訪問(wèn)帶來(lái)的延遲，使用傳統(tǒng)的處理器體系結(jié)構(gòu)無(wú)法進(jìn)行有效管理。這個(gè)問(wèn)題將會(huì)嚴(yán)重影響處理器的性能和工作效率。如果內(nèi)存處理不能得到立即響應(yīng)，并且也沒(méi)有彌補(bǔ)的指令可以執(zhí)行，那么傳統(tǒng)的處理器將暫停運(yùn)行，造成處理周期的損失。

SoC-PE用戶(hù)與SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

將“廣義摩爾定律”加入到設(shè)計(jì)中，能夠得到一個(gè)聚合的、整合的異構(gòu)平臺(tái)，能夠創(chuàng)建一個(gè)可擴(kuò)展的、智能的、堅(jiān)實(shí)的增值環(huán)境。這種基于使用三種“摩爾定律”的可擴(kuò)展性得到的SoC-PE平臺(tái)。將成為一種重要的發(fā)展方向。

在2005年初，ITRS就引入了SoC-PE體系結(jié)構(gòu)模板，其中的PE是指為了滿(mǎn)足可移植性與無(wú)線(xiàn)應(yīng)用(如智能媒體電話(huà)或者數(shù)碼相機(jī)芯片)等特定功能，以及高性能計(jì)算和企業(yè)級(jí)應(yīng)用等需求而定制的處理器。

作為這種SoC-PE體系結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充，又定義了一種多核／加速引擎(MC／AE)的系統(tǒng)級(jí)芯片體系結(jié)構(gòu)模板，用來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)相關(guān)問(wèn)題。這種MC／AE的SoC網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包含了以下必需的功能模塊：

(1)支持多核技術(shù)，以便在30W的電力條件下能夠提供良好的處理性能。

(2)支持前所未有的三級(jí)緩存，內(nèi)部的L2與多個(gè)L3共享緩存和多個(gè)內(nèi)存控制器。

(3)支持高速的互連接性。

(4)引入了一種可擴(kuò)展的芯片內(nèi)連接，能夠?qū)崿F(xiàn)并行、無(wú)阻塞、基于硬件、100％使用緩存的平臺(tái)連接性，它最多可支持32個(gè)內(nèi)核，且支持異構(gòu)內(nèi)核。

(5)為了滿(mǎn)足多核技術(shù)的需求，去除了共享總線(xiàn)的連接方式，能夠支持快速的高帶寬通信尋址。

(6)包含了一個(gè)按需提供的加速引擎，通過(guò)純內(nèi)核處理周期、低能耗實(shí)現(xiàn)和減少用硅量成本來(lái)提高性能優(yōu)勢(shì)。[!--empirenews.page--]

(7)支持混合模擬環(huán)境，將周期準(zhǔn)確性和功能準(zhǔn)確性結(jié)合起來(lái)，降低軟件開(kāi)發(fā)的難度，可以提供性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化。

(8)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增強(qiáng)、環(huán)境更重視軟件和虛擬化技術(shù)的參與性增強(qiáng)了多核硬件體系結(jié)構(gòu)的作用。

為了滿(mǎn)足可擴(kuò)展性、基于軟件解決方案并支持多種應(yīng)用程序(從低端到高端)的需求，MC／AE的SoC網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包含了一些必要的功能模塊。

多核。在很多多核產(chǎn)品中，多個(gè)內(nèi)核的頻率基本都超過(guò)1GHz。這個(gè)平臺(tái)的目的是要實(shí)現(xiàn)最高的周期執(zhí)行指令數(shù)(IPC)。及單位面積內(nèi)指定電量條件下達(dá)到最大的頻率。

多核還被設(shè)計(jì)用于減少高性能加速模塊的重復(fù)性與計(jì)算集中性操作，提高吞吐量或者新應(yīng)用和服務(wù)條件下的處理周期數(shù)。

平臺(tái)中每個(gè)多核的內(nèi)核都有自己的L2內(nèi)部緩存。內(nèi)部緩存通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用通道直接連接CPU，可以實(shí)現(xiàn)非常高的應(yīng)用性能。

內(nèi)部緩存能夠滿(mǎn)足全速運(yùn)行CPU的需求，比起按50％比例的“共享總線(xiàn)／共享緩存”體系結(jié)構(gòu)可以大幅減少處理延遲。L2的內(nèi)部緩存還能根據(jù)不同應(yīng)用程序的需要，將緩存的內(nèi)容在指令與數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)大幅減輕CPU負(fù)荷來(lái)提高總體性能。

另外，L2內(nèi)部緩存還能減少芯片內(nèi)和主內(nèi)存上的流量，這能夠降低處理延遲，緩解其他用戶(hù)的帶寬壓力。

多線(xiàn)程和多處理器是密切相關(guān)的。當(dāng)然，它們之間也是有區(qū)別的：多處理器共享唯一的內(nèi)存和連接資源，而多線(xiàn)程處理器則除了共享這些資源外，還共享指令取出與問(wèn)題邏輯，這些可能是其他處理器的資源。

一些多線(xiàn)程編程和體系結(jié)構(gòu)模型假定新的線(xiàn)程被分配到不同的處理器上，實(shí)現(xiàn)了很好的并行性。

分級(jí)緩存。認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有處理器結(jié)構(gòu)依賴(lài)于共享緩存模型的局限之后，一種使用三級(jí)緩存分級(jí)技術(shù)的新方法被用于MC網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中。

L1緩存依然保留在內(nèi)核之中。如前所述，L2緩存被實(shí)現(xiàn)為內(nèi)部緩存，更靠近內(nèi)核，這可以顯著地提升系統(tǒng)性能。每個(gè)內(nèi)核都有自己的內(nèi)部L2緩存，可以提供：

(1)聚合的帶寬，不會(huì)受單個(gè)共享緩存的限制。

(2)通過(guò)與前端緩存競(jìng)爭(zhēng)而降低延遲。

(3)內(nèi)部緩存可以根據(jù)不同的性能、隔離性、優(yōu)先級(jí)和QoS(服務(wù)質(zhì)量)要求調(diào)整內(nèi)核計(jì)算策略。

(4)私有緩存比起共享緩存更具獨(dú)立性，并可以作為資源管理的一個(gè)自然單元(例如可以臨時(shí)關(guān)閉以節(jié)約能源)。

此外，還有一些任務(wù)是共享緩存所擅長(zhǎng)的。例如處理器間通信與共享數(shù)據(jù)結(jié)果的計(jì)算處理。在這些情況下，我們還可以提供一個(gè)大容量的L3緩存。這種高帶寬、共享緩存技術(shù)讓沖突變得很少，可以提供快速的內(nèi)存輸入輸出訪問(wèn)和加速器能力。

芯片內(nèi)連接。芯片內(nèi)連接與緩存分級(jí)技術(shù)一起工作，實(shí)現(xiàn)緩存兼容與并發(fā)訪問(wèn)。上述革新的內(nèi)部緩存實(shí)現(xiàn)加上這種芯片內(nèi)連接，能夠全面支持?jǐn)?shù)據(jù)復(fù)制、改良中斷與全硬件兼容的跟蹤。

多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能夠充分利用芯片內(nèi)連接的高度可擴(kuò)展性和模塊化，這一多年積累的研究開(kāi)發(fā)結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)內(nèi)核之間的緩存兼容、并行與低延遲連接。

與多個(gè)內(nèi)核、內(nèi)存和外圍設(shè)備之間使用共享總線(xiàn)作為互連媒質(zhì)不同的是，這種芯片內(nèi)連接技術(shù)可以減少總線(xiàn)仲裁與沖突，這是其他多核體系結(jié)構(gòu)所面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因?yàn)闀?huì)在系統(tǒng)中引入更多的流量。它就像一個(gè)網(wǎng)狀，允許并行的流量從其中任一點(diǎn)進(jìn)入或者退出系統(tǒng)，而不是只有一個(gè)進(jìn)出口點(diǎn)。

由于其天然的可擴(kuò)展性，這種芯片內(nèi)連接能夠在每個(gè)周期都實(shí)現(xiàn)多種、全面兼容的交易，可以很方便地?cái)U(kuò)展到支持更多的內(nèi)核。芯片內(nèi)連接還可以支持異構(gòu)芯片組，從而充分發(fā)揮多核的作用，讓各種能耗和性能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的內(nèi)核可以在一起協(xié)調(diào)工作，相互之間各盡其職、取長(zhǎng)補(bǔ)短。

可連接性。多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)整合了各種網(wǎng)絡(luò)與I／O資源，這種設(shè)計(jì)可以支持很高的吞吐量。那些能夠?yàn)橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)者提供各種可擴(kuò)展、高性能的資源可以受到特殊關(guān)照。

SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的接口與功能模塊

SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)支持各種接口，包括RGMII、XGMIII與SPI-412等接口控制器，以及一些高速接口，如PCI-X接口與串行RIO接口。

外圍接口。外圍設(shè)備和ROM可以通過(guò)各種外圍接口連接多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。這些端口是使用32位外圍I／O總線(xiàn)及可編程多功能輸入輸出(GPIO)信號(hào)的不同組合來(lái)創(chuàng)建的。

多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)包含一些必要的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)，例如由兩條雙向總線(xiàn)線(xiàn)路組成的標(biāo)準(zhǔn)I2C總線(xiàn)端口、串行數(shù)據(jù)(SD)線(xiàn)與串行時(shí)鐘(SCLK)線(xiàn)。

按需提供的加速引擎。按需提供的加速技術(shù)讓多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)中的加速引擎在性能和靈活性方面達(dá)到了新的高度。這種異步、共享資源的體系結(jié)構(gòu)可以提供低延遲、多任務(wù)處理，而不會(huì)引起線(xiàn)程切換超負(fù)荷。

按需提供的應(yīng)用加速使得多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的性能優(yōu)勢(shì)超過(guò)了單核心的處理周期，可以降低能耗，減少硅的使用率，從而降低芯片制造成本。按需提供、高性能的加速引擎技術(shù)包括：

(1)支持深度封裝檢查和全面內(nèi)容處理的模式匹配。
(2)解壓縮和壓縮能力，在使用時(shí)解壓、傳輸時(shí)壓縮。
(3)支持保密、完整與認(rèn)證的加密安全機(jī)制。
(4)包轉(zhuǎn)換和流分類(lèi)的表查詢(xún)技術(shù)。
(5)數(shù)據(jù)分支資源管理，能有效地分配芯片內(nèi)資源。
(6)包分發(fā)與隊(duì)列管理。

混合模擬環(huán)境。SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要全面的系統(tǒng)模擬模型，整合了周期準(zhǔn)確性建模技術(shù)和功能性建模技術(shù)的混合機(jī)制，可以讓使用多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的客戶(hù)應(yīng)用程序在軟件開(kāi)發(fā)、性能預(yù)測(cè)與優(yōu)化方面的難度大幅降低。

使用這種混合的模擬環(huán)境，能夠方便地在功能和周期準(zhǔn)確性模型之間實(shí)現(xiàn)切換，開(kāi)發(fā)者可以在虛擬的多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上遷移和分割操作系統(tǒng)、中間件和應(yīng)用程序，方便開(kāi)發(fā)、調(diào)試和基準(zhǔn)測(cè)試，這甚至比使用實(shí)際產(chǎn)品還要方便。

這個(gè)環(huán)境可以進(jìn)行安全而便利的分割、并行、優(yōu)化系統(tǒng)和應(yīng)用程序。軟件開(kāi)發(fā)人員可以使用“what if”模式來(lái)虛擬運(yùn)行環(huán)境，在不受實(shí)際硬件條件約束的情況下調(diào)優(yōu)性能。這種混合模擬器為開(kāi)發(fā)者提供了硬件視圖，其主要特性包括：

(1)快速而實(shí)用的多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)模型。
(2)詳細(xì)的多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)周期準(zhǔn)確性模型。
(3)包含了基礎(chǔ)架構(gòu)和軟件開(kāi)發(fā)、代碼分割、調(diào)試、部署及虛擬化等工具的綜合包。
(4)不管是宏觀和微觀，系統(tǒng)狀態(tài)都具有良好的可視性，方便觀察緩存和寄存器管道的狀態(tài)。
(5)執(zhí)行軟件的運(yùn)行時(shí)控制，包括斷點(diǎn)、分布和反向執(zhí)行。
(6)可以重啟多個(gè)操作系統(tǒng)。

這種混合模擬器的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是能夠動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)從高速功能性模式到普通的周期準(zhǔn)確性模式之間的來(lái)回切換。

這使得軟件開(kāi)發(fā)人員可以在必要時(shí)快速重啟操作系統(tǒng)或者執(zhí)行關(guān)鍵代碼，然后再切換到普通的周期準(zhǔn)確性模式來(lái)分析特定范圍的數(shù)據(jù)，而無(wú)需等待很長(zhǎng)時(shí)間。

作為一個(gè)多核系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這種混合的模擬環(huán)境具有很好的靈活性與可擴(kuò)展性，支持一些在操作系統(tǒng)或者應(yīng)用程序中無(wú)需執(zhí)行指令的獨(dú)占環(huán)境。軟件開(kāi)發(fā)人員能夠減少目標(biāo)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)時(shí)間，從而全面提高其代碼的質(zhì)量。

MC／AE增強(qiáng)環(huán)境

MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)需要軟件工程師花費(fèi)特別多的時(shí)間來(lái)考慮軟件體系結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。開(kāi)發(fā)多核處理器的性能潛力意味著使用并行處理的能力，考慮到很大程度上同步的單核系統(tǒng)具有長(zhǎng)期而成功的歷史，這種轉(zhuǎn)變不是一時(shí)半會(huì)兒就能夠深入人心的。

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序在一定程度上實(shí)現(xiàn)了包處理的并行性，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通道和控制平面之間的互操作也可以算作是另一種層面的并行。

這些并行性都是很容易想像的，而如果數(shù)據(jù)通道流超過(guò)了單CPU的能力，或者單內(nèi)核不能提供足夠的控制平面響應(yīng)時(shí)，事情就會(huì)變得更加復(fù)雜了。負(fù)載均衡和在同一設(shè)備上實(shí)現(xiàn)非均衡／均衡混合多處理環(huán)境是一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就是被設(shè)計(jì)用來(lái)解決這些問(wèn)題的。

盡管從軟件架構(gòu)上需要考慮任務(wù)的分發(fā)，但多核網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)提供的密集處理能力也可以讓硬件設(shè)計(jì)師想到將功能集中并重新分配，這能夠充分發(fā)揮多個(gè)CPU或者功能模塊的效用。

這些想法與在系統(tǒng)中引入新的服務(wù)和能力產(chǎn)生強(qiáng)烈的共鳴。不管是軟件還是硬件體系結(jié)構(gòu)，都需要多核處理器具有良好的靈活性，也需要能夠幫助提升未來(lái)架構(gòu)體驗(yàn)的良好機(jī)制。

在SoC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，每一個(gè)內(nèi)核都具有私有的L2緩存，這也被稱(chēng)為內(nèi)部緩存。另外，平臺(tái)還裝備了按需提供的加速引擎，能夠滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。

盡管多核平臺(tái)被設(shè)計(jì)為能夠滿(mǎn)足很高的性能目標(biāo)，但便于使用也是平臺(tái)定義的重要指標(biāo)。在目前的多核實(shí)現(xiàn)中，一個(gè)明顯的障礙就是編程的效率和調(diào)試的便利性。下面是兩種假設(shè)的場(chǎng)景：

場(chǎng)景1：2007年主流內(nèi)核個(gè)數(shù)為1，系統(tǒng)性能也是為單核系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

在這種情況下，45nm工藝能夠?qū)?5nm工藝的系統(tǒng)性能提高到3.6倍，相當(dāng)于使用3.7個(gè)65nm的內(nèi)核。同樣，32nm工藝的系統(tǒng)性能可以達(dá)到13.5倍，相當(dāng)于7.5個(gè)65nm的內(nèi)核。這個(gè)性能曲線(xiàn)基本是線(xiàn)性的。

場(chǎng)景2：2007年主流內(nèi)核個(gè)數(shù)為4，系統(tǒng)性能也是為4核系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

在這種情況下，45nm工藝的系統(tǒng)性能可以達(dá)到65nm工藝的14.7倍。相當(dāng)于10.9個(gè)65nm的內(nèi)核。同樣，32nm工藝可以達(dá)到54倍系統(tǒng)性能，相當(dāng)于30個(gè)65nm的內(nèi)核。這也是線(xiàn)性增長(zhǎng)的。

SOC-MC／AE平臺(tái)的價(jià)值啟示

今后的網(wǎng)絡(luò)需求將會(huì)超越目前這種單核體系結(jié)構(gòu)所能提供的操作頻率。增加內(nèi)核數(shù)量(多核)可以提高性能(摩爾定律)。

但是在封閉空間內(nèi)熱量管理的挑戰(zhàn)甚至超過(guò)了提高CPU頻率來(lái)提升性能的難度。因此，這需要求助于系統(tǒng)級(jí)芯片平臺(tái)所帶來(lái)的機(jī)會(huì)。

另外，還有很多亟待解決的問(wèn)題：總線(xiàn)帶寬與存儲(chǔ)量沖突、可擴(kuò)展性問(wèn)題，更糟糕的是由于缺乏編程可視性而帶來(lái)處理周期浪費(fèi)等問(wèn)題。

在SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中添加加速引擎，能夠進(jìn)一步提升性能(廣義摩爾定律)。但是，為了與硬件需求相匹配，在軟件及模擬環(huán)境方面還需要更多的投資(超越摩爾定律)。

因此，SOC-MC／AE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不只是為超級(jí)性能和提升能源效率而設(shè)計(jì)的，它還能快速而順利地幫助推進(jìn)多核處理器的發(fā)展，為業(yè)界提供一個(gè)可行的環(huán)境。

因此，多核、加速引擎和模擬增強(qiáng)環(huán)境，是變更網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行環(huán)境的三個(gè)重要組成部分，能夠提供可擴(kuò)展的、可持續(xù)發(fā)展的性能，以滿(mǎn)足下一代高級(jí)應(yīng)用程序及服務(wù)的需求。