強(qiáng)實(shí)時(shí)（hard real-time）是指處理器在已知最壞（決定性的）情況延遲下，可以非?？焖俚厍袚Q以解決一件新的重要事件。該最壞情況延遲通常都只有幾納秒，使來(lái)自系統(tǒng)其他部分的中斷能夠得到發(fā)現(xiàn)并迅速采取行動(dòng)解決。第一層LTE高級(jí)Pro和5G調(diào)制解調(diào)器的任務(wù)控制將處理多載波和很高的數(shù)據(jù)速率。因此，處理器必須以很高的時(shí)鐘脈沖頻率運(yùn)行，并能夠在很多任務(wù)之間很快速地切換并處理外來(lái)事件。諸如Wi-Fi的未授權(quán)載波提供的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)包速率比LTE更高，將這些不同的載波結(jié)合和控制需要一個(gè)專門的處理器。帶有11級(jí)流水線的Cortex-R8可以被快速計(jì)時(shí)，以提供所需的性能。流水線是“亂序的”，這意味著就算有些指令在等待來(lái)自較慢外部存儲(chǔ)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時(shí)，也可以繼續(xù)處理，這在很大程度上減少了流水線的“故障”，并提供盡可能最好的性能。

　　Cortex-R8也加強(qiáng)了緊密耦合存儲(chǔ)（TCM），允許快速存儲(chǔ)中存在更多的代碼和數(shù)據(jù)，這樣在訪問(wèn)重要程序和數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)存在延遲。不同于高速緩存是由處理器管理的，緊密耦合存儲(chǔ)是由開(kāi)發(fā)人員管理的，這樣重要的指令和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都始終能夠立即獲得。在調(diào)制解調(diào)器內(nèi)有一些非常關(guān)鍵的實(shí)時(shí)程序，而其他程序不是那么重要，可以在后臺(tái)運(yùn)行。

　　Cortex-R8使多達(dá)4個(gè)處理器能夠集成到一個(gè)單一致的集群。就調(diào)制解調(diào)器而言，這些處理器通常是以不對(duì)稱的處理模式運(yùn)行的，以獲得最佳效率。它能夠在手機(jī)處于空閑模式時(shí)關(guān)閉處理器電源，并只有當(dāng)吞吐量上升時(shí)才接通額外處理器的電源，這樣可以極大地延長(zhǎng)電池壽命。這一可配置性也使得如今的開(kāi)發(fā)商能夠創(chuàng)建不同的調(diào)制解調(diào)器，通過(guò)對(duì)軟件的單一投資和可擴(kuò)展的性能，滿足不同LTE類型的需求。

　　Cortex-R8可在諸多的界面接口中靈活選擇，從而轉(zhuǎn)向其他調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)。用于控制外部硬件和加速器的專用接口的控制延時(shí)最低，以確保在復(fù)雜系統(tǒng)中盡可能地實(shí)現(xiàn)最佳性能。

　　但是，Cortex-R8并不僅僅用于調(diào)制解碼器設(shè)計(jì)。它提供的行業(yè)領(lǐng)先性能也適用于企業(yè)存儲(chǔ)產(chǎn)品，包括HDD和SSD及其他要求可擴(kuò)展性的嵌入式實(shí)時(shí)平臺(tái)。Cortex-R8實(shí)施新的錯(cuò)誤檢測(cè)、更正和控制方案，以盡可能地確?？煽啃?。

　　提供下一代移動(dòng)寬帶體驗(yàn)

　　和5G全新優(yōu)化及高效率的空中接口一樣，支撐5G基礎(chǔ)設(shè)施要求的改進(jìn)型網(wǎng)絡(luò)必須能夠簡(jiǎn)化管理、并創(chuàng)建管理工具協(xié)調(diào)層（orchestration layer），這個(gè)協(xié)調(diào)層的作用是簡(jiǎn)化下層硬件和軟件的復(fù)雜性。

　　全新5G基礎(chǔ)設(shè)施的成功部署需要將不同設(shè)備組合。根據(jù)地理?xiàng)l件，有可能需要諸如云端無(wú)線接入網(wǎng)（Cloud RAN）、分散式內(nèi)容分發(fā)、可擴(kuò)展性控制網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)天線陣列等技術(shù)。以云端無(wú)線接入網(wǎng)為例，該新技術(shù)顛覆力非常巨大，當(dāng)多個(gè)基站單元和相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)共同整合到“云端”時(shí)，可以提供云端無(wú)線接入網(wǎng)。

　　為了滿足云端無(wú)線接入網(wǎng)、分散式內(nèi)容分發(fā)和可擴(kuò)展性控制網(wǎng)絡(luò)中這些全新平臺(tái)的需求，我們已經(jīng)通過(guò)使用一些重要的新興技術(shù)取得了重要的進(jìn)步：

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）是一種提供網(wǎng)路可擴(kuò)展性連接和簡(jiǎn)化舊的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新方式。SDN是由開(kāi)放網(wǎng)路基金會(huì)（Open Networking Foundation）初步開(kāi)發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)將控制平面和數(shù)據(jù)平面分開(kāi)提供網(wǎng)絡(luò)功能的抽象層。網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)營(yíng)可以集中進(jìn)行，而不是分散到不同的網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)箱。通過(guò)簡(jiǎn)化的抽象軟件層進(jìn)行集中控制帶來(lái)了諸多益處，如降低了運(yùn)營(yíng)成本、提高了自動(dòng)化、控制、靈活性、敏捷性和應(yīng)用創(chuàng)新。SDN將會(huì)改變?cè)O(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方式，而且接入節(jié)點(diǎn)同聚合節(jié)點(diǎn)之間的連接方式也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。

　　網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）允許傳統(tǒng)功能從所有權(quán)硬件防火墻轉(zhuǎn)移到更標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器、交換器和存儲(chǔ)元件。當(dāng)這些新功能應(yīng)用于軟件，它們可以輕易地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或用戶端的平臺(tái)，以充分利用全球網(wǎng)絡(luò)效率。因此，NFV的益處包括通過(guò)更少的依賴所有權(quán)和專用硬件來(lái)降低資本支出（CapEx）和運(yùn)營(yíng)成本（OpEx）。由于更快的配置、測(cè)試和整合，使用NFV可以加速市場(chǎng)實(shí)時(shí)服務(wù)。為了支撐諸多延時(shí)敏感的5G功能和終端使用案例，NFV的執(zhí)行必須與優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)卸載能力配對(duì)，也須同諸如移動(dòng)電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備計(jì)算（Mobile Edge Compute）技術(shù)相配對(duì)，這些技術(shù)將這些虛擬化的網(wǎng)絡(luò)功能盡可能貼近接入網(wǎng)絡(luò)的電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備，以避免網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的過(guò)度轉(zhuǎn)變。

　　分布式智能。通過(guò)支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)更多的分布式智能，可以通過(guò)云端已經(jīng)調(diào)部署的可用資源分布基本的決策點(diǎn)。使用工作負(fù)荷優(yōu)化的硬件和軟件來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各布點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)和計(jì)算功能的實(shí)現(xiàn)。工作負(fù)荷優(yōu)化硬件以高度集成的SoCs為基礎(chǔ)，具有異構(gòu)處理能力，這使得該硬件在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以變得智能，即使是縮減到最高功率和形狀因數(shù)強(qiáng)迫區(qū)位。普通的軟件平臺(tái)能夠允許開(kāi)發(fā)者和IT用戶更快地調(diào)配服務(wù)。

　　存儲(chǔ)。隨著5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的發(fā)展，我們也會(huì)看到存儲(chǔ)直接融合到基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。然而通常我們將“云端”存儲(chǔ)融合到數(shù)據(jù)中心內(nèi)，我們會(huì)逐漸看到存儲(chǔ)遷移到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)。我們認(rèn)為5G設(shè)備的核心在于高帶寬和低延時(shí)服務(wù)。這些要求不僅影響空中接口無(wú)線方面，也會(huì)推進(jìn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。分布存儲(chǔ)和提高電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備的智能程度都有利于通過(guò)使回路延時(shí)最小化并提供所需的服務(wù)和智能以實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

　　這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和架構(gòu)是下一代基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)或“智能靈活云”（Intelligent Flexible Could）的基礎(chǔ)之一。云端之所以靈活是因?yàn)槠淇梢钥焖贊M足不同的網(wǎng)絡(luò)要求并且增加5G空中接口的具體挑戰(zhàn)。云端之所以智能是因?yàn)槠淅脴I(yè)務(wù)、顧客和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來(lái)加強(qiáng)既有的服務(wù)，并且其是創(chuàng)建高度創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)性的新服務(wù)的基礎(chǔ)。

　　ARM及其合作伙伴提供基于ARM的通用處理平臺(tái)，以滿足實(shí)現(xiàn)5G方式的不同需求。

　　為什么在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中使用ARM Cortex-A系列的處理器？

　　ARM正在提供處理器和相互連接的IP來(lái)滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求，未來(lái)的需求直接推進(jìn)了ARM路線圖。要提供這樣的服務(wù)，關(guān)鍵在于各種各樣的Cortex A處理器內(nèi)核和高速緩存一致性互聯(lián)，例如Cortex-A72，Cortex-A53和互聯(lián)產(chǎn)品的CCN家族。

　　新的SoC平臺(tái)將提供一系列多核異構(gòu)CPU、DSP和功能特定的加速器內(nèi)核，對(duì)于滿足吞吐要求、5G部署延時(shí)和靈活性要求至關(guān)重要。越來(lái)越多的功能將被融合到單個(gè)SoC中，這通常將處理多種流量類型，包括數(shù)據(jù)通道有效負(fù)荷、控制平面流量、前端處理和用戶調(diào)度。

　　伴隨著發(fā)展集成與更高性能SoC的趨勢(shì)，將會(huì)出現(xiàn)一些處理部件通過(guò)處理器內(nèi)核和智能信號(hào)處理部件，來(lái)支持突發(fā)性高速流量有效負(fù)荷和時(shí)延敏感流量的情況。

　　網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用混合了3個(gè)不同功能的不同層面：控制面板處理、數(shù)據(jù)包或回程處理、及在任一特定SoC設(shè)備上可獲得的幾個(gè)內(nèi)核簇之間事件或流量調(diào)度。

　　5G基站設(shè)備同5G核心設(shè)備相比具有完全不同的功能。設(shè)計(jì)者必須要確定處理器功能的最佳混合以應(yīng)對(duì)所需的處理，從可獲得的技術(shù)選項(xiàng)中做出選擇，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)提供自己的設(shè)計(jì)以抓住市場(chǎng)機(jī)遇。

　　控制面板：控制面板的功能要求每個(gè)數(shù)據(jù)包處理量最大化，尤其是每個(gè)數(shù)據(jù)包所涉及的數(shù)以萬(wàn)計(jì)的指令，通常是以“從運(yùn)行到完成”的模式分配。亂序和多級(jí)流水線可以得到非常有效的利用。

　　具備虛擬化功能的高性能內(nèi)核可以滿足控制面板、內(nèi)容發(fā)布網(wǎng)絡(luò)和其他要求高單線程性能功能的需求。在控制面板運(yùn)營(yíng)的應(yīng)用包括NFV、用于云端和邊緣網(wǎng)絡(luò)的CDN和要求更多性能的潛在新興遠(yuǎn)程訪問(wèn)技術(shù)（例如：5G）。

　　數(shù)據(jù)平面：

　　網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)在于能夠看到幾百M(fèi)bps或也許Gbps范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)速率；訪問(wèn)或云端部分感受到1至10 Gbps的數(shù)據(jù)；內(nèi)核處理20至幾百Gbps的數(shù)據(jù)。和控制面板不同的是，此處的挑戰(zhàn)在于處理回程流量的爆發(fā)、處理數(shù)據(jù)頭并將數(shù)據(jù)置于緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)而不丟失任何數(shù)據(jù)包。

　　這包括處理的完全不同方式。許多數(shù)據(jù)平面設(shè)計(jì)使用專用的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)通過(guò)ARM AMBA?互聯(lián)將數(shù)據(jù)層面處理器連接到SoC。DSP提供一個(gè)專用最優(yōu)指令組用于數(shù)據(jù)平面處理，并且將CPU從高耗電和計(jì)算密集型功能卸載。

　　除了用于控制處理的每個(gè)數(shù)據(jù)包數(shù)以萬(wàn)計(jì)的指令，數(shù)據(jù)包處理可能僅僅使用幾百個(gè)指令/數(shù)據(jù)包。訪問(wèn)高速緩沖存儲(chǔ)器（指令、數(shù)據(jù)、L2和L3）和外部存儲(chǔ)器對(duì)數(shù)據(jù)包處理來(lái)說(shuō)也是不同的。

　　數(shù)據(jù)和控制處理之間存在一個(gè)重要的區(qū)別。ARM使用“無(wú)狀態(tài)”（stateless）和“有狀態(tài)”（statful）的術(shù)語(yǔ)來(lái)區(qū)別這兩個(gè)概念。無(wú)狀態(tài)處理使用海量的小內(nèi)核來(lái)處理進(jìn)入SoC數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流。每個(gè)內(nèi)核以“從運(yùn)行到完成的模式”運(yùn)行，以給數(shù)據(jù)頭分類，并將數(shù)據(jù)包納入存儲(chǔ)器。每個(gè)數(shù)據(jù)包單獨(dú)的處理；內(nèi)核只知悉之前的任何數(shù)據(jù)包。內(nèi)核的數(shù)量和互聯(lián)的尺寸僅僅根據(jù)界面速度變化。相反，有狀態(tài)處理 適用于更高水平的決策，數(shù)據(jù)包的歷史在這樣的情形下很重要。流量和會(huì)議可以得到管理，尤其是控制平面。

　　調(diào)度：

　　5G系統(tǒng)的另一個(gè)挑戰(zhàn)在于與前兩個(gè)正交。對(duì)于用戶訪問(wèn)調(diào)度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調(diào)度用戶，延時(shí)是關(guān)鍵。以LTE為例，空中接口可能有幾百個(gè)用戶將被調(diào)度到他們自己的時(shí)隙。所有這一切都需要按照5G標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間限制通過(guò)潛在幾個(gè)內(nèi)核計(jì)算：可能小于0.5ms。這涉及很多優(yōu)先計(jì)算、接收和傳輸任務(wù)的調(diào)度、及從DSPs、處理器和存儲(chǔ)器接收和向DSPs、處理器和存儲(chǔ)器發(fā)送信號(hào)。因此，具備在異構(gòu)架構(gòu)下使用多個(gè)內(nèi)核并且在多個(gè)內(nèi)核間切換的能力至關(guān)重要。

　　技術(shù)要求：

　　隨著智能連接設(shè)備上的數(shù)據(jù)消費(fèi)的急速增長(zhǎng)，受到新的空中接口技術(shù)（如5G）的推動(dòng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員利用相同的功率和設(shè)備位置來(lái)提供更佳性能的任務(wù)帶來(lái)新設(shè)計(jì)。ARM一直在開(kāi)發(fā)IP來(lái)支持更高的性能、多核處理器。連貫連接線、最佳性能增強(qiáng)物理和邏輯IP都支持這些非常靈活的異構(gòu)結(jié)構(gòu)，異構(gòu)結(jié)構(gòu)對(duì)于確保滿足5G性能要求至關(guān)重要。新的ARM內(nèi)核，如Cortex-A72和Cortex-A53，已經(jīng)使得性能/瓦特和性能可擴(kuò)展性目標(biāo)能夠在下一代SoC設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)。此外，在研發(fā)預(yù)算受到挑戰(zhàn)的當(dāng)下，具備良好支持的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指令集合結(jié)構(gòu)（ISA）使得SoC設(shè)計(jì)經(jīng)理能夠更快地將產(chǎn)品投入市場(chǎng)，節(jié)約研發(fā)資金，開(kāi)發(fā)具有附加值和差異化專用的特點(diǎn)。

　　小結(jié)

　　在過(guò)去20年內(nèi)，ARM已然成為移動(dòng)變革的核心。從早期的2G手機(jī)到3G再到LTE，已經(jīng)有超過(guò)200億手機(jī)采用了ARM技術(shù)，ARM是蜂窩式調(diào)制解調(diào)器的核心。以ARM為基礎(chǔ)的調(diào)制解調(diào)器使得我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹悄苁謾C(jī)變成現(xiàn)實(shí)。

　　隨著LTE日益成熟，我們已經(jīng)把連接數(shù)字化生活的方方面面變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。在諸如電子郵件、新聞和社交媒體等信息化服務(wù)之外，我們看到現(xiàn)在人們傾向于更復(fù)雜的使用案例，覆蓋到日常生活的方方面面，如健康、福利、醫(yī)療等等。就算是這些設(shè)備的形狀因數(shù)已經(jīng)開(kāi)始改變并打破傳統(tǒng)智能手機(jī)的限制；新的應(yīng)用，如可穿戴，已經(jīng)與我們的日常生活無(wú)縫銜接。

　　展望手機(jī)發(fā)展的下一個(gè)十年，我們可以有哪些期待呢？對(duì)服務(wù)的更多需求給服務(wù)我們的網(wǎng)絡(luò)提出了更大容量的要求。更有效地利用無(wú)線頻譜是至關(guān)重要的，這將行業(yè)研究催化推進(jìn)到5G無(wú)線通信系統(tǒng)。增加移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量，可以讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不僅服務(wù)更多的用戶，并且隨著世界在物聯(lián)網(wǎng)的這把大傘下相互連接，也服務(wù)更多的“事件”或物體。通過(guò)更高效地使用和監(jiān)控資源實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)、通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)現(xiàn)普遍醫(yī)療保健或?qū)崿F(xiàn)汽車聯(lián)網(wǎng)，這次都只是持續(xù)移動(dòng)變革所帶來(lái)的諸多益處中的其中幾個(gè)。

　　正如我們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)這些益處而建立了這些訪問(wèn)技術(shù)一樣，對(duì)于下一代移動(dòng)設(shè)備，我們也需要提供先進(jìn)的處理能力。ARM Cortex-R8具備高效節(jié)能、實(shí)時(shí)處理的特點(diǎn)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)這一承諾，讓設(shè)備供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商能夠開(kāi)發(fā)5G的潛能。