优化双带双模手机的处理器间通信

比较流行的一种互连技术是采用通用串行总线 (USB)接口。大多数处理器都具备全速USB（FS-USB）性能。FS-USB的最大数据传输速率为12Mbps，由于USB协议本身的数据包开销较高，因此其实际吞吐量约为 6Mbps。此外，大多数基带处理器不具备 USB主机功能，而这对 USB 解决方案来说又是必需的。因此，我们必须内置额外的 USB主机功能。USB连接技术不但不能满足目前HSPA手机的数据传输速率要求外，而且还会增加功耗，这是因为USB主机即便在不传输数据时也始终保持工作状态。此外，基带处理器上可用的USB 端口数量通常也受限制，因为USB也是手机连接到PC的实际标准。

    此前，就较慢网络上的文本消息和简单的数据传输而言，上述互连技术基本还算够用。但是，由于HSPA手机数据传输速度可达14.4Mbps甚至更高，以上这些目前流行的接口将难以以高效、最佳的方式支持所需吞吐量。

    那么，设计人员怎么才能满足当前对手机更高吞吐量的需求呢？

    备选解决方案及其优点

    解决处理器间互连问题的一种潜在解决方案就是采用多端口互连技术，这也是目前众多DBDM架构所使用的一种技术。在 DBDM架构中，缓冲多端口器件作为两个CPU之间的互连机制，能支持两者之间的高速数据传输，而且也有助于降低处理器间通信 (IPC) 的功耗。

    速度

    采用多端口互连技术的最明显优势就在于速度高。双端口存储器的存取时间仅为 40ns，能支持高达 400Mbps的数据传输速度，这不仅足以满足目前HSPA手机要求，而且还为今后吞吐量需求的进一步提升奠定了坚实的基础（比方说 LTE 标准）。随着手机技术日益复杂，处理器间传输的数据量肯定会不断加大。利用多端口互连技术，手机设计人员将不再被处理期间通信瓶颈的问题所困扰。

    功耗

    除了高速之外，低功耗也是 DBDM 手机的一大关键要求。如果在整个 IPC期间两个基带处理器都要求保持工作状态（如SPI、UART、I2C或USB一样），那么肯定会影响电池使用寿命。除此之外，处理器间保持通信还要占用各自的专用资源，从而降低处理器性能。

    多端口解决方案支持处理器间的无源通信。处理器可根据需要写入多端口互连，然后再进入睡眠模式。另一个基带处理器可根据需要在方便的时候存取数据。由于多端口互连机制作为缓冲，因此接收方处理器可在收到多端口互连中断之间一直处于睡眠模式，只在需要接收数据的时候再进入工作状态。

    我们不妨看看下面这个例子，比较一下多端口 IPC 解决方案和基于 FS-USB 的 IPC 解决方案。实际吞吐量为 6Mbps 的FS-USB 解决方案传输 480Mb（60MB）数据或 10 首 MP3 歌曲需要 1 分20秒的时间，而用多端口互连技术传输同样的数据量只需要 5 秒钟（假定实际吞吐量为 100Mbps）。核心电压为 1.2V 的典型基带处理器工作时功耗为 120mW，睡眠模式下功耗为 0.24mW。如果两个处理器在 80 秒钟的IPC期间一直处于工作状态，那么采用 USB 的解决方案功耗就为 5.33mWH [（120x2） x 80/3600]，而采用多端口技术时在数据传输期间只有一个处理器工作，处理器加上多端口互连（~27mW）的总电池耗电量仅为0.743mWH [（（（120 + 0.24） x 2） + 27） x 10/3600]。也就是说，在一次 IPC 期间，我们就实现了 85% 的节电效果，随着人们用手机下载音乐、图片、电子邮件以及浏览因特网越来越多，这种节电功能必将发挥巨大作用。

    灵活性

    互连缓冲的另一优势在于，采用多端口器件实施 IPC时无需软件驱动程序，这就使手机制造商基本不用修改整体软件 IPC架构就能针对不同地区推出不同型号的产品。这就提高了制造商在不同处理器上采用不同操作系统的灵活性，并能根据系统需求灵活地选择处理器，而不必受到IPC 的局限。

    单芯片解决方案

    近期推出的单芯片解决方案包括了GSM和CDMA的选定频带，这是一项令人感兴趣的新发展。在这种解决方案中，由于要在单芯片上集成所有必需的功能，通常会在特性与性能上进行取舍。这种处理器比较新，还没有完全经过市场的检验。大多数制造商仍然希望采用业经验证的解决方案，通常不希望在性能要求方面折衷。因此，从提高网络传输速率以及满足特性要求方面来说，双处理器架构是较理想的选择。

    结论