KeyStone 成为移动通信时代异构网络潮流架构

　　随着移动通信的快速发展，基站系统作为无线通信网络架构的基本网元，是与用户最靠近的接入模块，在无线通信网络建设中具有非常重要的地位。这主要表现在三个方面：一是它所包含的资产成本在整个网络投资中占有很大的比重，例如有专家预测3G基站建设初期需要投入1000亿元左右;二是它的稳定性直接关系到是否能为用户提供服务及其创造经济效益的多少;三是它的性能表现直接关系到网络服务的质量指标和用户满意度。因此，基站系统的建设和维护是移动运营商工作的重要内容。

　　这些都要求运营商考虑混合使用小型蜂窝、蜂窝边缘继电器以及宏蜂窝来改善移动网络总体性能，并采用能够使用高级软件开发技术进行编程的高灵活智能硬件，以便为运营商设备投资实现最大回报。进入4G时代，用户的云接入需求和数据传输需求对运营商和制造商带来更大压力。

　　为实现性能提升和最大回报的目标，通常考虑两个思路：一是为运营商开发的应用在多内核片上系统(SoC)上预留几个内核;二是实施可在开放式平台上支持高灵活多内核编程模型的应用。

　　TI(德州仪器半导体)的KeyStone II高级多内核架构正是为了应对异构网络挑战。TI半导体事业部数字信号处理系统产品业务拓展经理丁刚指出，作为一款多内核架构，KeyStone II架构可实现支持小型蜂窝至宏蜂窝的无线网络解决方案。在该架构下的移动基础设施处理器，与传统精简指令集计算(RISC)内核相比，可在提供高性能的同时功耗锐降50%。在性能和功耗方面为运营商与制造商扫除了障碍。

　　TI AM5K2Ex和66AK2E05供货 易用、可靠与性能优化是亮点

　　日前，TI基于KeyStone的AM5K2Ex(AM5K2E02/04和66AK2E05)处理器开始供货，易用、可靠与性能优化成为亮点。

　　其中，AM5K2E02/04分别配置两个和四个ARM A15内核。这两个ARM芯片是不断面向工业、嵌入式市场的解决方案。

　　丁刚说，工业里有三点要求：一是最基本的性能、处理能力、功耗是要针对工业应用优化的，AM5K2Ex可以提供每瓦2000DMIPS的处理能力;二是高的芯片现场可靠性。我们这个平台可以提高芯片可靠性能。在KeyStoneII这个平台上，之前主要的产品是通讯应用里的高性能处理器、高性能DSP，包括基站芯片等。“基站对产品可靠性的要求非常高，大家可以想像，一个宕机会有多少人去投诉。正是因为K2E Edison芯片赋予了基站平台的技术，从而可靠性得到了保证。”

　　三是易用性。TI已经和以前有所不同。以前更多是做芯片，尤其是DSP，TI把DSP设计和生产出来，客户开发运行软件。但现在TI也在提供更多的参考设计和软件方案，让用户可以迅速地开发，AM5K2Ex就是提供了硬件平台和软件平台的解决方案。

　　需要指出，AM5K2Ex功率不到10W，频率为1.4GHz时其四核ARM Cortex-A15的整数计算能力高达19600 DMIPS，片上内存总计为6MB，性能卓越。

　　66AK2E05则在四个A15内核基础上，增添了一个C66x DSP内核。这些处理器可帮助客户在有限的功耗预算范围内开发出可靠、高效且小体积的低功耗嵌入式系统。AM5K2Ex器件为航空电子、工业路由与交换、企业网关及通用嵌入式控制器等众多应用提供了最佳选择。

　　66AK2E05中既有ARM核，又有自己的DSP核。实际应用中，ARM A15主要做程序运行使用，DSP内核则主要是做运算。

　　KeyStone架构带来节能效益

　　丁刚介绍，上述产品在节能方面也采用了独特的技术处理，这也得益于KeyStone架构。

　　AM5K2Ex和66AK2E05具有低功耗ARM A15 RISC内核与C66x DSP内核，以及众多高级电源管理功能。例如，每个子系统都有自己的时钟域与电源域，因此在空闲或者低流量条件下可有效关闭系统分区。每个存储器子系统都有“保持直至接入”(RTA) 功能，可显著降低存储器功耗。KeyStoneII的可扩展电源域采用TI SmartReflex技术，支持动态电压及频率扩展(DVSF)功能。这些可实现动态电压扩展，在实际输入电压最低时，也能实现最高性能。综合使用这些智能电源技术，可将SoC功耗锐降50%，为基站设计刷新电源效率。

　　此外，每个器件都可在工作、待机和休眠等任何工作电源模式下运行。在工作模式下，器件全力运行，所有内核、加速器和I/O都处于上电状态。在待机模式下，内核处于空闲状态，而大多数加速器则处于时钟禁用状态。L2、MSMC和DDR3存储器以及以太网子系统处于工作状态，以实现高速流量恢复。从待机模式唤醒的典型时长不超过25ms。在待机模式下运行可将工作功耗降低近30%。在休眠模式下，内核处于静态电源关闭状态，所有IP处于电源关闭或者时钟门控状态，只有MSMC处于工作状态。之前的系统状态可以保存在 MSMC 中供快速恢复。

　　外围支持 最大限度提升开发者的设计效率

　　为应对开发人员在工业市场所面临的严苛操作条件，AM5K2Ex处理器可支持-40℃至100℃的宽泛温度范围，并具有极长的生命周期，通电时间(POH)高达10万小时，同时具备SER(软错误率)评估功能，旨在满足工业市场对于可靠性的需求。此外，跨所有片上存储器和外部DDR存储器接口的全面存储器纠错码(ECC)或奇偶校验功能还可加强关键用例的可靠性。

　　AM5K2Ex处理器是TI ARM与DSP处理器可扩展产品组合的一部分，该产品组合拥有支持多媒体的器件、基于DSP的无负载加速以及经过优化且能满足工业领域客户极富挑战性需求的工业加速器。

　　除了硬件，TI还有完整的嵌入式处理生态系统为软件与开发工具的使用提供便利。应用程序库、RTOS支持、软件开发套件、Linux-Mainline和评估模块、在线设计等，最大限度提升开发者的设计效率。

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