解讀TI的KeyStone II云技術(shù)應(yīng)用

最近，德州儀器（TI）公司推出6款最新KeyStone II多核SoC，助力云應(yīng)用。TI公司多核DSP中國市場開發(fā)經(jīng)理蔣亞堅(jiān)先生向媒體講解了這6款KeyStone II新產(chǎn)品的特點(diǎn)與目標(biāo)應(yīng)用。
   
目前“云”的概念非常流行。云技術(shù)對TI這樣的芯片制造商提出了更多要求，如芯片的性能、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)功耗等方面都需要做出更多的創(chuàng)新，用不一樣的特色來滿足各種各樣云的需求。TI的新品主要針對三個(gè)應(yīng)用方向：輔助通用服務(wù)器、增強(qiáng)企業(yè)及工業(yè)應(yīng)用和升級能效網(wǎng)絡(luò)。

KeyStoneII多核架構(gòu)

KeyStone是TI 的DSP多核處理器的結(jié)構(gòu)。這次推出的是六款KeyStone II芯片是業(yè)界第一個(gè)把Cortex-A15、多核DSP、安全處理器、數(shù)據(jù)包的協(xié)處理器以及高性能、高速以太網(wǎng)處理器全部集成到同一個(gè)SoC芯片里的產(chǎn)品。此次的產(chǎn)品是基于28納米的工藝技術(shù)（上一代是40納米工藝的產(chǎn)品）。六款不同芯片里處理器核的數(shù)目從2—12個(gè)核不等，包括DSP和ARM A15，根據(jù)不同的需求可以做出不同的選擇。速度范圍是從800MHz到1.4GHz，功耗從6W-13W。

KeyStone II是TI屢獲殊榮的多核處理器結(jié)構(gòu)，是個(gè)模塊化設(shè)計(jì)。從KeyStone一代開始，后面很多多核處理器都是基于模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，也給用戶帶來很好的優(yōu)勢，比如它不但集成了多核DSP，還集成了ARM-A15。里面有一個(gè)共享多核的內(nèi)存控制器，這也是一個(gè)模塊，每個(gè)KeyStone都會包含一個(gè)這樣的模塊。還有一個(gè)AccelerationPac加速模塊，這個(gè)加速模塊會根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行不同的選擇，有的芯片里會放安全處理器，有的芯片里增加無線電通信協(xié)處理器，其他型號里會包含數(shù)據(jù)包協(xié)處理器，根據(jù)不同的應(yīng)用增加或減少協(xié)處理器的數(shù)目或種類。

I/O也是非常重要的一個(gè)方面，會根據(jù)不同的應(yīng)用需求包含不同的I/O，比如Switch與I/O主要是做片間互聯(lián)的，還有像GE、空口等接口都會包含在這些模塊里，還包含其他通用的一些接口，在TI的DSP平臺上我們一直都會做這樣的接口。特別是以太網(wǎng)交換，SoC里集成了非常高速的10G以太網(wǎng)交換的協(xié)處理器，多核導(dǎo)航和TaraNet，相當(dāng)于是內(nèi)部多核管理模塊和內(nèi)部總線，整個(gè)是一個(gè)KeyStone的一種模塊化的結(jié)構(gòu)。

專用服務(wù)器

專用服務(wù)器和通用的服務(wù)器稍稍有差別。專用服務(wù)器是面向特定應(yīng)用的一些服務(wù)器，它對計(jì)算能力的要求會特別高，這時(shí)候KeyStone II就給多核DSP和DSP ARM提供一個(gè)很好的機(jī)會來應(yīng)用這個(gè)產(chǎn)品。比如在高性能運(yùn)算、媒體處理、視頻處理，尤其現(xiàn)在不斷更新的視頻標(biāo)準(zhǔn)，還有游戲、虛擬桌面以及其它行業(yè)應(yīng)用如雷達(dá)等等，這些應(yīng)用對計(jì)算的要求非常高，要求提供非常強(qiáng)大的計(jì)算能力、一定的管理能力以及CPU比較擅長的能力。所以在這個(gè)應(yīng)用里4個(gè) ARM A15加上8個(gè)C66x的芯片，型號為66AK2H12，12指的是4個(gè)ARM加上8個(gè)DSP核。

這樣的芯片可以提供352GMAC定點(diǎn)處理能力、198.4或200GFLOP浮點(diǎn)處理能力以及19600整數(shù)運(yùn)算DMIPS。與它類似的一個(gè)子集66AK2H06，只是ARM的數(shù)目從4個(gè)變成了2個(gè)，DSP數(shù)目從8個(gè)變成了4個(gè)，其他所有外設(shè)包括電源管理、系統(tǒng)控制、接口、memory控制器等等都是與66AK2H12一樣的。實(shí)際上，這是縮簡的版本，方便客戶，根據(jù)不同的應(yīng)用需求可以多一個(gè)更好的選擇。

總的來看，在專業(yè)服務(wù)器應(yīng)用領(lǐng)域，多核DSP+多核ARM產(chǎn)品優(yōu)勢在于，應(yīng)用里會同時(shí)需要高密度的數(shù)據(jù)運(yùn)算和高性能RISC指令運(yùn)算，這就非常適合用TI 66AK2H12的高性能DSP。

企業(yè)和工業(yè)應(yīng)用

企業(yè)和工業(yè)應(yīng)用是TI非常關(guān)注的領(lǐng)域。這款芯片和66AK2H12/ 66AK2H06相比差異比較大。這款芯片66AK2E05有4個(gè)ARM A15，只有一個(gè)C66x的多核DSP，同時(shí)其它方面也有一些小小的變化，DDR控制器以及多核共享存儲控制器也會有調(diào)整，面向不同的應(yīng)用，根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)做了一些調(diào)整。最開始KeyStone II旁邊提到有無線加速器，這邊就看不到無線加速模塊。

芯片性能是1.4GHz ARM A15、89.6GMAC、67.2GFLOP和19600個(gè)DMIPS。除此之外還提供一個(gè)縮簡版，就是單核 ARM 加上單核C66，型號是66AK2E02，02指的是處理器里核的數(shù)目。同樣E05就是4+1個(gè)核數(shù)目，這是整個(gè)面向工業(yè)和企業(yè)類的應(yīng)用，這樣的應(yīng)用特點(diǎn)里會同時(shí)要求有管理的性能，有可編程性，適當(dāng)?shù)腄SP處理能力等等。

綠色能效網(wǎng)絡(luò)處理

綠色能效網(wǎng)絡(luò)對TI DSP部門來講這是比較新的領(lǐng)域，面向的主要方面是云基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。很多設(shè)備里都會用到網(wǎng)絡(luò)控制面板；路由器、交換機(jī)、無線傳輸、無線核心網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)、電力傳感網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，對CPU處理能力有很高的需求。TI針對這樣的需求推出了多核ARM處理器。除了多核ARM之外還增加了安全協(xié)處理器以及包協(xié)處理器，這樣的加速模塊本來CPU做的事情可以轉(zhuǎn)換到協(xié)處理器里來。A15可跑到1.4GHz上，4個(gè)ARM  A15核達(dá)到44.8GMAC和44.8GFLOP浮點(diǎn)運(yùn)算能力、19600整數(shù)運(yùn)算DMIPS處理能力。除了4個(gè)ARM A15處理器之外TI還會推出1個(gè)雙核A15處理器。

產(chǎn)品優(yōu)勢

TI用的多核ARM完全是標(biāo)準(zhǔn)ARM A15的產(chǎn)品，這意味著ARM所有的生態(tài)系統(tǒng)完全兼容，ARM的軟件、設(shè)計(jì)以及社區(qū)都可以復(fù)用。
此外，KeyStone II是TI 多核處理器的結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)的互聯(lián)帶寬提高了一倍，速度提高了一倍，這和其他廠商的不太一樣，數(shù)據(jù)通道也是把ARM的128位擴(kuò)展到了256位，接口時(shí)鐘速率我們也提高了一倍，在利用多核ARM的時(shí)候可以發(fā)揮每個(gè)ARM的性能。

存儲控制器也是TI的一個(gè)非常有特色的片內(nèi)模塊，也是因?yàn)檫@樣的模塊才可以更好地管理內(nèi)存以及外部存儲器接口，這是很好的模塊，提供高速、低延時(shí)的訪問路徑，能夠完全發(fā)揮出每個(gè)多核CPU的性能。同時(shí)集成了1—10G的以太網(wǎng)交換芯片，以太網(wǎng)交換模塊也被集成到SoC上，從網(wǎng)絡(luò)上過來的多路網(wǎng)絡(luò)信號可以直接在SoC里進(jìn)行相應(yīng)的交換處理，可以不需要外置的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換。

軟件開發(fā)方面，TI給用戶提供了很好的支持，比如很好的CCS的集成環(huán)境、C/C++的編程環(huán)境、支持Open MP多核編程、Open CL、Linux、DSP/BIOS等實(shí)時(shí)系統(tǒng)、物美價(jià)廉的開發(fā)套件以及基于ARM的生態(tài)系統(tǒng)、TI很好的設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)計(jì)社區(qū)等等，能夠幫助用戶很快地熟悉和上手。