多核DSP结构与超核DSP结构概述

Internet爆炸性的增长，线路网络与分组网络的加速融合，对通信设备和应用提出了一系列新的要求。目前的线路交换技术是在Internet时代之前很久设计的，由于它们只对通话业务进行优化，已不能支持当今成指数增长的数据业务。为此，服务提供商正在部署分组网络(Internet协议)和信元网络(ATM)，并从老式设备转向以分组交换为中心的软交换技术和媒介网关。

本文旨在帮助那些正在构建分组交换技术的公司解决在设计新型网络时遇到的众多难题中的一个问题：如何管理好有关语音、传真以及数据的众多协议。这些产品需进一步扩容来满足中心局的要求，而且必要有足够的灵活性来适应新标准和应用，动态地支持语音、传真、数据协议。快速上市的捷径包括使用与第三方应用软件紧密结合的最新的DSP技术。这里又引出了新的难题：如何选择合适的DSP结构。

制造商在设计多信道、多协议共用资源时，有多种DSP可供选择。这些DSP不仅在结构上存在差别，而且制作用的固体工艺也不尽相同。本文并不想对市场上可利用的全部DSP作详尽比较，而更多集中在基本结构的一个重要区别及其对通信设计的影响。下面准备讨论的基本结构是多核DSP与超核DSP。

DSP技术

DSP供应商通常按产品系列对DSP分组。每个系列以特定DSP芯核为基础，根据内存和外围电路的变化组成衍生品种。固体技术的发展让DSP制造商有可能在单个硅片上安置多个芯核，创建了多核DSP。这些器件含有多个独立芯核，每个芯核有自己的存储器，仅在某些情况下访问共享存储器。

在推出多核DSP的同时，某些新设计采用不同的方案来分配可利用的硅片空间，这就是超核DSP。目前的超核DSP内置单个、强功能、长指令字的32位处理单元，且备有大容量内存以及与外部RAM无缝粘接逻辑。这些器件是可进行并行处理的单核单元。随着时间的推移，目前的这种超核DSP会出现在多芯核封装中，这与过去顶级芯核被制作在目前的多芯核封装中极为相似。

由于目前多核DSP采用了老式、低性能芯核，其售价比超芯核DSP低。初看起来，使用廉价的器件更经济实用，然而与超核带来的灵活性、功能性与高密度相比，这是一种短期的优势。

DSP选择方案的比较

在通信设备的众多要求中，首先要考虑扩容性，以符合中心局的要求;足够的灵活性，适应新的标准与应用;以及对语音、传真以及数据多种协议的支持。设备设计人员在组建基于DSP的多信道、融合接入解决方案时有两种选择：多核结构或超核结构。

为了比较起见，考虑设计一个能支持E1范围(30通道)语音，传真、数据同时呼叫的设备，其呼叫的组合不存在任何统计上的多路复用假设。这就是说，能支持30路语音呼叫、或30路传真呼叫，或30路数据呼叫的最极端条件以及任何混合呼叫(如10路语音、10路传真、10路数据)。Texas Instruments 出品的两种DSP：C54X多核结构与C62X超核结构，都能满足上述要求，下面就以此两种产品为基础进行比较。

C5420与C5421是以双100MIPS处理器芯核为基础制作的，其差别主要是内存容量不同。C5421具有两芯核共享的128KW代码存储器，此外，每个芯核还备有64KW数据存储器。由于内存空间有限，128KW程序存储器容纳不了产品所需的全部协议。器件也未提供外存连接措施，如果真的需要外存，可采用昂贵的零等待态SRAM的变通解决方案。如果系统想要处理融合事务，C54X有限的资源需要增添额外的芯片。

C54X的资源要求本例讨论支持V.90调制解调器E1范围解决方案的资源因素，选择V.90是因为它所需的协议资源最广。每个C5420/21芯核最多能支持3个V.90数据泵。V.42与V4.2-bis ECDC(误码校正与数据压缩)协议另需额外的资源，这已超过C5420/21所能提供的功能。简单的计算表明，至少需要5个C5421芯片(3通道/芯核╳2芯核/每片╳5片=30通道)。然而，由于C5421的内存有限，需要额外的芯片来解决融合事务。例如，在某一给定时间，假定E1范围全部信道都是调制解调器呼叫，这表明5个C5421芯片的全部10个芯核都在执行相同的调制解调器软件。如果此时有2个调制解调器呼叫停止，代之以1个语音呼叫和1上传真呼叫，那么芯片就没有足够的内存来同时支持调制解调器、语音与传真机三种软件的执行。其结果是需要第6个DSP来弥补C5421程序存储器的不足。

再举一个例子，如果开始是30个调制解调器呼叫，切断其中20个代之以10个传真机与10个不同声码器的呼叫，系统将要进行大量的信道交换和程序下载。为了避免更多的备用芯片(超过已增加的第6个DSP)，上一级主控软件(在控制器上执行)将重新安排每个C54X芯片上的软件，将信道重新路由给更紧急的服务。例如