強實時（hard real-time）是指處理器在已知最壞（決定性的）情況延遲下，可以非常快速地切換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)并迅速采取行動解決。第一層LTE高級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鐘脈沖頻率運行，并能夠在很多任務(wù)之間很快速地切換并處理外來事件。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)合和控制需要一個專門的處理器。帶有11級流水線的Cortex-R8可以被快速計時，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自較慢外部存儲系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時，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也加強了緊密耦合存儲（TCM），允許快速存儲中存在更多的代碼和數(shù)據(jù)，這樣在訪問重要程序和數(shù)據(jù)時不會存在延遲。不同于高速緩存是由處理器管理的，緊密耦合存儲是由開發(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)鍵的實時程序，而其他程序不是那么重要，可以在后臺運行。

　　Cortex-R8使多達4個處理器能夠集成到一個單一致的集群。就調(diào)制解調(diào)器而言，這些處理器通常是以不對稱的處理模式運行的，以獲得最佳效率。它能夠在手機處于空閑模式時關(guān)閉處理器電源，并只有當(dāng)吞吐量上升時才接通額外處理器的電源，這樣可以極大地延長電池壽命。這一可配置性也使得如今的開發(fā)商能夠創(chuàng)建不同的調(diào)制解調(diào)器，通過對軟件的單一投資和可擴展的性能，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最低，以確保在復(fù)雜系統(tǒng)中盡可能地實現(xiàn)最佳性能。

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

　　提供下一代移動寬帶體驗

　　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)施要求的改進型網(wǎng)絡(luò)必須能夠簡化管理、并創(chuàng)建管理工具協(xié)調(diào)層（orchestration layer），這個協(xié)調(diào)層的作用是簡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)地理條件，有可能需要諸如云端無線接入網(wǎng)（Cloud RAN）、分散式內(nèi)容分發(fā)、可擴展性控制網(wǎng)絡(luò)和自適應(yīng)天線陣列等技術(shù)。以云端無線接入網(wǎng)為例，該新技術(shù)顛覆力非常巨大，當(dāng)多個基站單元和相關(guān)的控制網(wǎng)絡(luò)共同整合到“云端”時，可以提供云端無線接入網(wǎng)。

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

　　軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）是一種提供網(wǎng)路可擴展性連接和簡化舊的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的新方式。SDN是由開放網(wǎng)路基金會（Open Networking Foundation）初步開發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)通過將控制平面和數(shù)據(jù)平面分開提供網(wǎng)絡(luò)功能的抽象層。網(wǎng)絡(luò)管理和運營可以集中進行，而不是分散到不同的網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)箱。通過簡化的抽象軟件層進行集中控制帶來了諸多益處，如降低了運營成本、提高了自動化、控制、靈活性、敏捷性和應(yīng)用創(chuàng)新。SDN將會改變設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的方式，而且接入節(jié)點同聚合節(jié)點之間的連接方式也會相應(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)點或用戶端的平臺，以充分利用全球網(wǎng)絡(luò)效率。因此，NFV的益處包括通過更少的依賴所有權(quán)和專用硬件來降低資本支出（CapEx）和運營成本（OpEx）。由于更快的配置、測試和整合，使用NFV可以加速市場實時服務(wù)。為了支撐諸多延時敏感的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，也須同諸如移動電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備計算（Mobile Edge Compute）技術(shù)相配對，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)施的過度轉(zhuǎn)變。

　　分布式智能。通過支持網(wǎng)絡(luò)內(nèi)更多的分布式智能，可以通過云端已經(jīng)調(diào)部署的可用資源分布基本的決策點。使用工作負荷優(yōu)化的硬件和軟件來確保網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各布點的網(wǎng)絡(luò)、存儲和計算功能的實現(xiàn)。工作負荷優(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)強迫區(qū)位。普通的軟件平臺能夠允許開發(fā)者和IT用戶更快地調(diào)配服務(wù)。

　　存儲。隨著5G網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)的發(fā)展，我們也會看到存儲直接融合到基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。然而通常我們將“云端”存儲融合到數(shù)據(jù)中心內(nèi)，我們會逐漸看到存儲遷移到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點。我們認為5G設(shè)備的核心在于高帶寬和低延時服務(wù)。這些要求不僅影響空中接口無線方面，也會推進整個網(wǎng)絡(luò)。分布存儲和提高電子數(shù)據(jù)收集設(shè)備的智能程度都有利于通過使回路延時最小化并提供所需的服務(wù)和智能以實現(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為其可以快速滿足不同的網(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為其利用業(yè)務(wù)、顧客和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來加強既有的服務(wù)，并且其是創(chuàng)建高度創(chuàng)新和競爭性的新服務(wù)的基礎(chǔ)。

　　ARM及其合作伙伴提供基于ARM的通用處理平臺，以滿足實現(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來滿足網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的需求，未來的需求直接推進了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，對于滿足吞吐要求、5G部署延時和靈活性要求至關(guān)重要。越來越多的功能將被融合到單個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，將會出現(xiàn)一些處理部件通過處理器內(nèi)核和智能信號處理部件，來支持突發(fā)性高速流量有效負荷和時延敏感流量的情況。

　　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)計者必須要確定處理器功能的最佳混合以應(yīng)對所需的處理，從可獲得的技術(shù)選項中做出選擇，在規(guī)定的時間內(nèi)提供自己的設(shè)計以抓住市場機遇。

　　控制面板：控制面板的功能要求每個數(shù)據(jù)包處理量最大化，尤其是每個數(shù)據(jù)包所涉及的數(shù)以萬計的指令，通常是以“從運行到完成”的模式分配。亂序和多級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。在控制面板運營的應(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程訪問技術(shù)（例如：5G）。

　　數(shù)據(jù)平面：

　　網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢在于能夠看到幾百Mbps或也許Gbps范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)速率；訪問或云端部分感受到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)計使用專用的數(shù)字信號處理系統(tǒng)，該設(shè)計通過ARM AMBA?互聯(lián)將數(shù)據(jù)層面處理器連接到SoC。DSP提供一個專用最優(yōu)指令組用于數(shù)據(jù)平面處理，并且將CPU從高耗電和計算密集型功能卸載。

　　除了用于控制處理的每個數(shù)據(jù)包數(shù)以萬計的指令，數(shù)據(jù)包處理可能僅僅使用幾百個指令/數(shù)據(jù)包。訪問高速緩沖存儲器（指令、數(shù)據(jù)、L2和L3）和外部存儲器對數(shù)據(jù)包處理來說也是不同的。

　　數(shù)據(jù)和控制處理之間存在一個重要的區(qū)別。ARM使用“無狀態(tài)”（stateless）和“有狀態(tài)”（statful）的術(shù)語來區(qū)別這兩個概念。無狀態(tài)處理使用海量的小內(nèi)核來處理進入SoC數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)流。每個內(nèi)核以“從運行到完成的模式”運行，以給數(shù)據(jù)頭分類，并將數(shù)據(jù)包納入存儲器。每個數(shù)據(jù)包單獨的處理；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)的另一個挑戰(zhàn)在于與前兩個正交。對于用戶訪問調(diào)度，如果需要按照可獲得的空中接口帶寬調(diào)度用戶，延時是關(guān)鍵。以LTE為例，空中接口可能有幾百個用戶將被調(diào)度到他們自己的時隙。所有這一切都需要按照5G標(biāo)準(zhǔn)的時間限制通過潛在幾個內(nèi)核計算：可能小于0.5ms。這涉及很多優(yōu)先計算、接收和傳輸任務(wù)的調(diào)度、及從DSPs、處理器和存儲器接收和向DSPs、處理器和存儲器發(fā)送信號。因此，具備在異構(gòu)架構(gòu)下使用多個內(nèi)核并且在多個內(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)消費的急速增長，受到新的空中接口技術(shù)（如5G）的推動，系統(tǒng)設(shè)計人員利用相同的功率和設(shè)備位置來提供更佳性能的任務(wù)帶來新設(shè)計。ARM一直在開發(fā)IP來支持更高的性能、多核處理器。連貫連接線、最佳性能增強物理和邏輯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/瓦特和性能可擴展性目標(biāo)能夠在下一代SoC設(shè)計上實現(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)計經(jīng)理能夠更快地將產(chǎn)品投入市場，節(jié)約研發(fā)資金，開發(fā)具有附加值和差異化專用的特點。

　　小結(jié)

　　在過去20年內(nèi)，ARM已然成為移動變革的核心。從早期的2G手機到3G再到LTE，已經(jīng)有超過200億手機采用了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變成現(xiàn)實。

　　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。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)開始改變并打破傳統(tǒng)智能手機的限制；新的應(yīng)用，如可穿戴，已經(jīng)與我們的日常生活無縫銜接。

　　展望手機發(fā)展的下一個十年，我們可以有哪些期待呢？對服務(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。更有效地利用無線頻譜是至關(guān)重要的，這將行業(yè)研究催化推進到5G無線通信系統(tǒng)。增加移動網(wǎng)絡(luò)的容量，可以讓移動網(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。通過更高效地使用和監(jiān)控資源實現(xiàn)低碳經(jīng)濟、通過遠程醫(yī)療實現(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)移動變革所帶來的諸多益處中的其中幾個。

　　正如我們?yōu)榱藢崿F(xiàn)這些益處而建立了這些訪問技術(shù)一樣，對于下一代移動設(shè)備，我們也需要提供先進的處理能力。ARM Cortex-R8具備高效節(jié)能、實時處理的特點，能夠很好地實現(xiàn)這一承諾，讓設(shè)備供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商能夠開發(fā)5G的潛能。