3G网络与服务不断发展,终于使移动视频成为现实。不仅如此,移动运营商还预计视频电话服务将成为杀手应用,使新型3G服务有别于现有的2G和2.5G服务。为了满足市场对于这些高级服务日益增长的需求,需要不断地发展网络基础设施。但是,话音服务只需要相对少量的处理能力,而视频应用所需的处理能力则要高出一个数量级。
令事情更加难办的是散热、功耗以及电路板外形尺寸等因素,也使基础设施系统受到限制。为了提供更多的处理能力,处理器必须变得更加强大,同时又不能牺牲其它方面的性能。
使用多核处理器是满足这些要求的一种方法。多核处理器是在一个单一封装中组合了两个或多个独立处理器内核的处理器,通常在同一个硅片之上。与此相反,过去的思路是不断提高单核处理器的核心频率,但似乎不是长久之计。由于多核处理器具有诸多优点,已成为嵌入及台式处理器市场的最新潮流。
本文讨论了多核处理器相对于传统单核处理器的优点。
3G-324M与H.323
虽然人们设想3G应该完全基于IP,但实际上,今天的移动IP网络能力存在严重局限,不能很好地支持视频会议(VTC)等对延迟非常敏感的应用。因此,需要在电
路交换网络上提供这些服务,这种网络在3G-324M标准覆盖范围之内,具有固定延迟,而且不会因IP头部而产生开销。
3GPP标准组织在两个技术规格方面定义了3G-324M标准:TS 26.111和TS 26.112。实际上,它是国际电信联盟(ITU)H.324标准的衍生物,后者是一个伞状标准,采用了一些子协议,如H.245呼叫控制信道、H.223多工/解多工和用于社频解码的H.263/4。
另一方面,网络会议系统(NetMeeting)等基于IP的VTC应用,采用了ITU的H.323。H.323也是一个使用子协议的伞状标准。但基于IP的VTC应用不像H.223那样,在同样的逻辑通道上多路传输视频与音频,而是采用单独的RTP流。另外,电路交换与IP网络具有不同的特点与局限,导致其所传输的媒体具有不同的特征,可能在系统中不相兼容。
为了保证H.323客户端与3G-324M客户端之间的互操作性,一些厂商为移动可视电话和IP电话会议推出了网关。这些网关通过在两种协议之间进行转换,以及把视频和音频转换成与每种网络及客户端都兼容的格式,允许视频3G手机进行基于IP的视频会议。
那么,问题在哪呢?
简单而言,视频处理比话音需要更强的处理能力。这意味着每个DSP能够处理的视频通道要少于它所能处理的话音通道,因此需要更多的DSP。由于一个承载卡只能支持数量有限的器件,所以增加DSP意味着系统需要更多的承载卡和更大的机箱。因此,即使只支持H.263和MPEG4的基本型3G-324M网关,也会更加复杂、成本和功耗更高。另外,高性能应用也会对功耗和平台的散热架构造成负担。
多核对单核
人们对于多核处理器的典型看法,就是把几个处理器捆绑在一个单一的封装之中。尽管直观来看这似乎是很好的定义,但设计与采用多核处理器的意义可能并不都是如此明显。
根据一种假想的器件("CoolDSP"),我们可以考虑处理能力大致相同的两种简单配置。第一种配置包含四个单核器件,第二种包含一个单一的四核器件。为了简洁起见,未列出全部项目。
我们可以通过这个简单的例子看出,典型的多核处理器不仅能提供更多的单位成本处理能力,而且采用多核处理器的系统所需的组件数量较少,从而可以进一步降低总体成本。另外还可以明显看出,每个处理单元的功率也大幅降低了。
通过把更多的能力整合在一个单一封装之中,以及减少外部组件的数量,多核器件降低了成本,同时也降低了每个CPU所需要的电路板空间。实际上,从单核转变到多核,全部参数都有所改善,如每瓦处理能力提高、单位成本的处理能力提高、单位面积的频率更高。
由于多核器件中的内核共享同一个内存子系统,它们还可以共享内存中的内容。因此,如果各内核运行同一个应用,那么共享同样的编码库和ROM表就很有意义。这帮助缩减了所需的内存数量,并进一步降低了成本。
多核器件的另一个好处是,各内核之间可以轻松高效地进行通讯。内核之间通讯的最基本方式是利用共享内存。由于在多核器件中内存子系统通常由各内核共享,因此很容易利用它来实现内核之间的通讯。这种通讯通常因RTOS而变得更加容易,而且对于用户相当透明。另一方面,单核器件必须通过本地总线或以太网等外部接口进行通讯,因此非常笨重,而且速度慢得多。
并且,多核的设计并不复杂。在多数情况下,在采用多核器件时,几乎无需特殊的设计考虑。这可能令人感到奇怪,也可能已在人们的意料之中。不管器件中有多少个内核,一些共同的考虑还是一样的,如电路板布局、外部接口、外部组件、功率要求等等。