隨4G技術演進，未來LTE基地台數量也將大幅成長。基地台核心的通訊處理器架構中，其傳統對稱式架構在效能與功耗上未臻完美。而新的非對稱式解決方案則能提供較低成本和具彈性的擴充性能，於處理龐大的網路流量具獨特優勢。
當為演進型基地台(eNodeB)等長程演進計畫(LTE)基地台的下一代應用選擇通訊處理器時，成本和決定需求是取決關鍵。
在現今通訊處理器市場中，有兩種互相較勁的多核心架構作法，其一為傳統式，也稱為對稱式，另一為非對稱式多核心解決方案。當這兩種方案結合通用型多核心處理器和硬體加速器後，即會依通用型和特殊用途處理器，以及此類資源的使用模式而有比例上的不同。
對稱式多核心解決方案含有大量相同的通用型處理器核心，其中任一處理器都可執行任何類型的執行緒，以及有少數特殊用途硬體加速器引擎是由通用型處理器所加持。在非對稱式模式中，相對會有較少數的通用型處理器與一些特殊的加速器引擎一起使用，而這些特殊加速引擎都是針對密集型運算和不容許延遲的特別作業而設。此外，這些引擎可以在不需任何通用型處理器協助的情況下，均能獨自執行作業。
非對稱式處理器靈活度高 可彈性支援特定作業
在傳統多核心處理作業中，大多數應用程式的效能需求均由多個通用型核心和處理引擎來處理。此種處理作業的分布形式缺乏決定性的效能，因為每項作業須和主要處理器確認後才能至下一個步驟。然而，當不同的流量負載須要提供決定性的效能時，傳統式多核心解決方案便無法提供有效的效能擴充。功耗和效能也是絕對性的考量，因為運算資源出現衝突時便會產生問題。
在非對稱式多核心處理器中，通用型處理核心會與部分硬體加速器共同作業，其中硬體加速器會盡可能分擔加密、流量管理和深層封包偵測等處理作業。通用型處理器具備軟體靈活度，而硬體加速器則可提供決定性的效能。硬體作業排程器可協助管理核心和加速器之間的作業流暢度。此種方法可大幅降低功耗需求，並提升作業效率，因為在同一系統單晶片(SoC)中均可提供全部所需的功能區塊。非對稱式處理器的優點是能夠指定負責特定功能的硬體加速器執行特定處理作業，並可空出通用型核心來處理更複雜或非特定的運算工作。亦即此種作業模式讓非對稱式多核心解決方案可大幅減少通用型處理核心的需求。
採用著重硬體加速器設計的主要好處為能夠於不同的流量模式中確保決定性效能。純軟體式中央處理器(CPU)核心效能可廣泛地隨處理需求而改變。硬體加速功能提供穩定且一致性的傳輸量和快速的反應時間，加上採用SoC方法可降低物料清單(BOM)成本，以上都是讓多核心eNodeB設計優於傳統式設計的原因。硬體加速功能區塊可針對特定作業精確提供客製化效能，因此其不必與其他處理作業分享運算效能。
艾薩(LSI)推出的某款通訊處理器即採用非對稱式運算模式，該處理器是專為下一代行動和企業網路提升效能和降低功耗需求而設計。其並採用專有技術，結合可按晶片內流量所需的任意封包流程硬體排序技術。不論任何大小封包、系統負載量或傳輸協定，該系列通訊處理器可提供達20Gbit/s的資料傳輸量(圖1)。
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| 圖1 艾薩採用非對稱式運算模式所設計的通訊處理器。 |
行動網路流量日漸增加 非對稱式架構性能大展身手
由於演進數據封包系統(EVS)、系統結構演進(SAE)和先進長程演進計畫(LTE-Advanced)技術等全新架構的部署，網路的需求在不久的將來會加重，而且其持續增加的趨勢將會超越目前架構可以處理的程度。因此，為因應此一局面，便需要SoC架構的部署，其擴充能力可隨著頻寬需求而增加，同時也可控制成本。非對稱式多核心架構可提供一個能將功耗降到最低的高效能系統，並藉由少量的高效能通用型核心提供決定性效能，同時也可用分擔CPU負載的硬體加速引擎空出處理其他作業的運算效能。下一世代的非對稱式架構，如市面上近期新推出的數款通訊處理器，均可提供具彈性的晶片內建路由器技術，並為硬體處理作業排程。非對稱式多核心通訊處理器在處理下一世代通訊架構的需求方面具有獨特優勢。
(本文作者依序為艾薩技術經理、行銷總監)