為什么在網絡基礎設施中使用ARM Cortex-A系列的處理器？

　　ARM提供了處理器和互連的IP來滿足網絡基礎設施的需求，而未來的需求也直接推動ARM的發展藍圖進展。要提供這樣的服務，關鍵在于各式各樣的Cortex A處理器核心和高速快取的一致性互連，例如Cortex-A72、Cortex-A53和互連產品的CCN家族。

　　新的SoC平臺提供了一系列異質的CPU、DSP和功能特定的加速器核心，對于滿足吞吐要求、5G部署延遲和靈活性要求至關重要。越來越多的功能將被融合到單一SoC中，這通常將處理多種流量類型，包括數據信道有效負載、控制層流量、前端處理和用戶調度。

　　隨著發展整合與更高性能SoC的趨勢，將會出現一些處理組件透處理器核心和智能訊號處理組件，以支持突發性高速流量有效負載和對于延遲敏感的流量。

　　網絡基礎設施應用混合了功能不同的3種層面：控制層處理、封包或回程網絡處理，以及在任一特定SoC裝置上可用核心叢集之間事件或流量的調度。

　　5G基地臺設備具有與5G核心設備完全不同的功能。設計者必須確定處理器功能的最佳組合以因應所需的處理，從可取得的技術中做出選擇，盡快提供自己的設計以抓住市場機遇。

　　控制層 控制層的功能要求每個封包處理量最大化，每個封包涉及數以萬計的指令，通常是以「從執行到完成」的模式分配。亂序和多級管線可以非常有效的利用。

　　具備虛擬化功能的高性能核心能夠滿足控制層、內容發布網絡和其他要求高單線程功能的需求。在控制層執行的應用包括NFV、用于云端和邊緣網絡的CDN和要求更多性能的潛在新興遠程接取技術（如5G）。

　　數據層 網絡的邊緣能夠達到幾百Mbps或Gbps范圍的數據速率；存取/云端部份則可體驗1-10Gbps的數據速率；核心則可處理20至幾百Gbps的數據。和控制面板不同的是，此處的挑戰在于處理回程網絡流量的爆發、處理標頭并將資料置于緩沖器內而不至于遺失任何封包。DSP在此為數據層提供專用且優化的指令集，并卸除CPU的高功耗和運算密集功能。

　　除了用于控制處理的每個數據封包數以萬計的指令，數據封包處理可能僅僅使用幾百個指令/數據封包。存取高速緩沖存儲器（指令、數據、L2和L3）和外部內存對數據封包處理來說也是不同的。

　　數據和控制處理之間存在一個重要的區別。ARM使用「無狀態」（stateless）和「有狀態」（statful）的術語來區別這兩個概念。無狀態處理使用巨量的小核心來處理進入SoC數據封包的數據串流。每個核心以「從執行到完成的模式」執行，從而為數據標頭分類，并將數據封包納入內存。每個數據封包單獨的處理；核心只知悉之前的任何數據封包。核心的數量和互連的尺寸僅僅根據接口速度變化。相反地，有狀態處理適用于更高層級的決策，數據封包的歷史在這樣的情形下很重要。流量和會議可以得到管理，尤其是控制層。

　　調度 5G系統的另一個挑戰在于與前兩個密切相關。對于用戶接取調度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調度用戶，延遲是關鍵。以LTE為例，空中界面可能有幾百個用戶將被調度到自己的時隙中。所有這一切都需要按照5G標準的時間限制透過幾個核心進行運算：可能小于0.5ms。這涉及很多優先計算、接收和傳輸任務的調度以及從DSP、處理器和內存接收和發送訊號。因此，在異質架構下使用多個核心并在多核心間切換的能力至關重要。

　　技術要求 隨著智能連網裝置上的數據消耗量急速增加、新的空中接口技術（如5G）的推動，系統設計人員的挑戰是必須在相同功率和尺寸下提供更高性能的設計。ARM持續開發IP以支持更高性能且多核心的處理器。一致的互連、性能優化的實體與邏輯IP，均支持靈活的異質架構，確保滿足5G性能的要求。

　　新的ARM核心，如Cortex-A72和Cortex-A53，使其性能/功耗和性能可擴展性目標能夠在下一代SoC設計上實現。此外，在研發預算受到挑戰的當下，具備良好支持力度的軟件和工具生態系統的產業標準指令集架構（ISA）使得SoC設計管理人員能夠更快地將產品投入市場、節約研發資金，以及開發具有附加價值和差異化專用的特點。

　　總結

　　過去20年來，ARM持續作為行動變革的核心。從早期的2G手機、3G再到LTE，已經有超過200億支手機采用ARM技術作為蜂巢式調制解調器的核心。以ARM為基礎的調制解調器讓日常生活中不可缺少的智能型手機變成現實。

　　隨著LTE日益成熟，我們已經讓連接數字生活的各方面成為現實。除了電子郵件、新聞和社群媒體等信息服務，我們看到更復雜的使用案例擴展至日常生活各方面，如健康、福利、醫療等等。就算是這些裝置的外形已經開始發生變化并且突破傳統智能型手機的限制；新的應用，如可穿戴式裝置，也已經與日常生活無縫銜接。

　　展望手機發展的未來十年，我們可以有哪些期待呢？對于服務的更多需求也為服務我們的網絡提出了更大容量的要求。更有效地利用無線頻譜是至關重要的，這將使產業研究進展至5G無線通信系統。提高行動網絡的容量，不僅能服務更多的用戶，隨著世界在物聯網這把大傘下相互連接，也為更多的對象或裝置提供服務。透過更有效率地使用和監控資源實現低碳經濟、透過遠程醫療實現醫療保健或車聯網等，都還只是得益于持續行動變革的幾個應用領域。

　　正如我們為了實現各種優勢而建立了這些接取技術一樣，對于下一代行動裝置，我們也必須提供先進的處理能力。透過像ARM Cortex-R8兼具高效節能、實時處理的處理器，將有助于實現這一愿景，讓裝置供貨商和OEM拓展5G的更多潛力。