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Gastkommentar SoCs mit leistungsstarken Kernen brauchen leistungsstarke Interconnects

| Redakteur: Holger Heller

Als Mobiltelefone nur für Sprachanrufe und SMS benutzt wurden, war Kommunikation um einiges einfacher. Das hat sich geändert: Aus Handys wurden Smartphones; für viele sind sie jetzt das wichtigste Kommunikationsgerät und sie werden nicht nur für Telefongespräche, sondern für Down- und Uploads aus und in sozialen Medien sowie für die Internetnutzung eingesetzt.

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Troy Bailey, LSI: Die Datenmengen in den Kommunikationsnetzwerken steigen. Welche Lösungen stehen parat?
Troy Bailey, LSI: Die Datenmengen in den Kommunikationsnetzwerken steigen. Welche Lösungen stehen parat?
(Bild: VBM-Archiv)

Deshalb werden nun enorme Datenmengen in den Kommunikationsnetzwerken übertragen, was bedeutet, dass eine intelligentere und leistungsstärkere Verarbeitung gefragt ist.

Den meisten Prognosen zufolge übersteigt die Datenmenge in naher Zukunft die derzeitigen Infrastrukturkapazitäten. Es werden also schnellere Netzwerke für die Verarbeitung von mehr Daten benötigt. Die Netzwerke müssen jedoch auch intelligenter werden. Das bedeutet z.B., dass keine Daten übertragen werden sollten, die nicht übertragen werden müssen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, nicht nur in den Gateways, sondern im gesamten Netzwerk für mehr Intelligenz und Rechenleistung zu sorgen.

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Die Netzwerkintelligenz lässt sich zum einen durch mehr und schnellere General-Purpose-Kerne in den Netzwerkprozessoren verbessern. Darüber hinaus ist es aber auch wichtig, Beschleunigungs-Engines zu integrieren, die jene Aufgaben erledigen, mit denen General-Purpose-Kerne Schwierigkeiten haben. Viele Aktivitäten auf Paketbasis, wie Klassifizierung oder Deep Packet Inspection, werden durch die Verarbeitung mit einem Allzweckprozessor langsam und ineffizient.

Ein wichtiger Aspekt im Architekturdesign von Netzwerkprozessoren ist das Datenverkehrsmanagement. Der Versand von Daten über das Netzwerk sollte eingespart werden, wo möglich, insbesondere, wenn diese gecached, oder Verarbeitungskapazität näher an den Rand des Netzwerks verlagert werden können.

Kommunikationsprozessoren mit vielen Kernen

LSI bietet bereits eine Reihe von Kommunikationsprozessoren an bzw. hat diese in der Planungsphase – die einen oder zwei bis hin zu Dutzenden von Kernen umfassen, jeweils ergänzt durch leistungsstarke, für einen bestimmten Zweck programmierbare Engines, die spezielle Netzwerkaufgaben übernehmen und die Verarbeitung allgemeiner Aufgaben entlasten.

Die Frage, welche Kerne eingesetzt werden sollen, wurde gründlich untersucht. Bis vor kurzem basierten die Netzwerkprozessoren von LSI auf PowerPC-Kernen, Anfang 2012 kündigte LSI jedoch an, dass nun ARM-Kerne zum Einsatz kommen. Diese Entscheidung fiel auch auf Grund von Kundenanforderungen. ARM verfügt über eine stabile Architektur und ein gutes Systemumfeld. ARM-Kerne bieten eine hohe Performance und eine sehr gute Energieeffizienz.

Bleibt noch die Herausforderung, alle diese Kerne zu verknüpfen. Auch hier hat LSI mit ARM zusammengearbeitet, um das Interconnect CCN-504 zu entwickeln. LSI hat ARM bei der Definition der Anforderungen an einen solche Interconnect unterstützt. Die Integration von immer mehr Kernen und insbesondere Beschleunigern führt in Summe zum Einsatz vieler Recheneinheiten, wodurch Engpässe entstehen können. Eine einfache Erhöhung der Anzahl der Kerne kann deshalb sogar eine geringere Leistung zur Folge haben.

Das CCN-504 (Cache Coherent Network) von ARM wurde speziell für die Problematik mehrerer Kerne und Beschleunigern entwickelt. Die Lösung beinhaltet Funktionen für Speicherkohärenz und Dienstgüte, die in das On-Chip-Netzwerk mit niedriger Latenz integriert sind.

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