下一代
手机的主要趋势将是Turbo-3G (HSPA)、Super 3G (LTE –Long Term Evolution)以及WLAN/WiFi等新接入技术及它们所催生的新服务的推出。第一代3G设备理论上可以达到2Mbps的带宽，而Super 3G理论上的带宽将高达100Mbps。在真实世界网络中，实际的数据速度只能达到理论值的10%，但是随着网络的不断成熟及优化，这个比例将会有所提高。第一代Super 3G网络有望在2009或2010年实现商业化。
快速增长的带宽将对手机的制造方式产生重大影响，这是因为这些新的接入技术不仅在软硬件上难以实现，而且还将必然与GSM、GPRS、第一代3G和蓝牙等目前的技术共存。除了不同技术的更高级别集成之外，HSPA和LTE等新的接入技术还将对采用的软硬件平台提出更高的要求。手机较弱的处理能力以及代码和数据的指数级增长将需要采用新的增强技术，从而避免它们成为阻碍或延缓提高ARPU的服务发展的瓶颈，比如移动音乐和电视、在线游戏、视频/百万像素照相机和视频会议等。
随着新技术的指数级增长，消费者希望手机具有与现在销售的手机相似的外形尺寸、较长的电池使用寿命以及可以接收的价格。在单个产品中满足所有这些要求，这无疑给手机制造商带来了巨大的设计挑战。
总之，下一代手机的几乎所有设计约束都来源于这三个顶级因素：处理性能、功耗和价格。手机制造商必须平衡这些要求，并选择适当的技术来实现这些需求，才能在以合理的价格推出具有吸引力的产品的同时盈利。
实现这些技术趋势最合适的软硬件方法有哪些？
为了满足处理性能、功耗和价格方面的要求，一系列新的内核
操作系统使能技术的推出将起到关键作用。操作系统为应用提供不同的服务和接口，以访问手机的硬件资源和通信接口，它还支持多个应用的并行运行。因此它在下一代手持设备中具有越来越重要的核心作用。以下是一些最重要的使能技术：
1．“多核”随着处理器或DSP核的功耗随着不断增加的频率呈指数级增长(由于频率和稳定系统所需电压的关系)，使CPU频率尽可能低至关重要。因此，满足对处理性能日益增长的需求的解决方案不是增加CPU频率，而是采用多个DSP和/或处理器，这通常称为多核处理器。多核处理器早就已经成为服务器应用的一种趋势，并且最近在PC中也得到了采用。多核还将在下一代手机中不断地采用：
- 多核可以增加效率；每秒指令总数(MIPS)是每个内核的性能乘以内核数目的积。
- 内核
工作频率不需要达到上限，这可以保证适当的总功耗。
- 随着内核数目的增加功耗呈线性增长，而不是随着频率的增加呈指数级增长(由于上述关系)。
将来对性能的度量将不采用频率，很可能是“多少个内核”。
在入门级3G手机中，一个DSP和一个处理器(ARM)将足以处理基本的主要功能。支持高级多媒体或高速3G的下一代手机将具有多个DSP和/或处理器，并且具有以下不同的多核配置：
A． 非对称多处理 – AMP每个内核独立，各自运行一个操作系统，可以进行两种不同的AMP配置：
1. 异构AMP：指在不同的内核上运行不同的操作系统。这种配置可以实现分割功能，将实时等功能和性能关键代码分割到在一个内核运行的实时操作系统开始拓展在实时DBMS上的应用">RTOS上，将高级应用代码分割到另一个不同内核上的
Linux或Symbian等操作系统运行。异构AMP的一个特殊情况是：一个操作系统(如Linux)可以运行于另一个主操作系统(典型的有RTOS)之上，采用虚拟机器仿真第二个内核，从而使得两个不同的操作系统运行在同一物理内核上。
2. 同构AMP：指在所有内核上运行同一操作系统。这只是一种传统的分布式处理架构的实现方式，采用高性能IPC机制用于核内通信。
B. 对称多处理－SMP在SMP中，多个内核紧密耦合，并由操作系统的单个实例控制。SMP本质上是令多核器件从软件角度看是一个处理器的“核技巧”，因此所有OS功能都被保留。传统的SMP不是非常适用于嵌入式实时系统，因此现在出现了一种称为“绑定SMP”(BMP)的修改后的版本。BMP可使某些应用锁定在某种特定的内核，从而增加确定性和总体性能。
随着多核处理器趋势的日益明显，进入3G市场的手机制造商应该选择可以支持单个DSP、多个DSP、单处理器核，甚至高级多核处理器的操作系统，从而为这种架构作好准备。
Enea的OSE实时操作系统的可扩展性较高，可以在DSP和ARM等RISC内核上运行。它支持基于Enea的LINX技术的异构和同构AMP配置，以及绑定SMP。此外，Enea还为OSE提供虚拟机，从而允许虚拟操作系统(Guest OS，如Linux)在与OSE相同的内核上运行，并且不会牺牲实时性能。
2.“数据/文件管理”手持设备上使用百万像素照相机拍摄的多个静止图片、移动视频、下载或传输移动电视、移动音乐和
其它格式内容，所有这些使用案例都对下一代手机的文件系统性能提出了极高要求。由于目前的处理能力较低，数据速率较高，文件系统已经成为手机中最关键的软件部件之一。如果未能很好地实现，文件系统将成为一个大瓶颈，进而对终端用户体验造成极大的负面影响。此外，文件系统还必须能够支持任何类型的NAND或NOR闪存，以及针对系统关键文件的崩溃安全操作，这些文件不能因为突然的断电而受到破坏。文件需要在手机与Microsoft
Windows之间具互操作性，这就必须在SD卡/内存条或USB存储器符合Microsoft VFAT/FAT32标准。通常，将需要几个文件系统并行运行，每个文件系统针对特定的使用案例或应用进行优化。实现高性能闪存崩溃安全文件系统的最佳方案是采用
日志文件系统。日志文件系统的效率比基于检查点的文件系统(check-pointing based file system)的效率高得多，这是因为其实现可以最大程序地降低耗费性能的内存写/擦除操作量，从而实现崩溃安全行为。该文件系统还必须实现对渐进式下载的支持、高速目录操作、可变内存块大小的支持，并实现用于平均读写(wear leveling)和毁损区块管理的闪存算法。
ENEA的JEFF文件系统是唯一实现商用的针对资源受限设备的日志文件系统。该系统专为满足下一代手机的需求而开发。ENEA还提供了用于Microsoft Windows互操作性的VFAT/FAT32文件系统。
3.“动态软件下载”下一个技术趋势是软件到手机的空中下载技术(FOTA/SOTA)。这将方便手机制造商推出新更新、新功能或者已经投放市场的手持设备的错误校正，而不需要消费者亲自光临服务站。
ENEA的OSE实时操作系统支持应用软件的动态下载和实时安装。程序甚至可以直接安装到芯片内执行(execute-in-place)的闪存(NOR)中。
4. “NAND按需调页(Demand Paging)技术”
NAND将最有可能成为下一代手持设备的主流内存技术，这是因为其小巧的物理尺寸、较低的成本和较便宜的制造工艺。然而如果没有来自内核操作系统的非常成熟的软件支持，NAND内存无法很方便地执行代码。这种操作系统技术基于按需调页(demand paging)技术，可以通过将当前正在使用中的页面拷贝到RAM中的临时页面，来执行几乎所有媒体(如NAND)中驻留的程序。特别的是，这种功能可以构建“仅NAND”手机。此外，它还在手机NOR和/或NAND内存的选择方面给设备制造商带来了极大的设计灵活性，完全取决于市场价格和芯片的供货情况。性能或实时关键代码可以锁存进快速非分页内存，从而最大程度地提高响应速度和性能。
ENEA的OSE实时操作系统支持NAND内存的按需调页技术。
5.“应用间的内存保护”
成熟的操作系统采用MMU处理器来实现不同应用(程序)间的内存保护。这创造了一个更加鲁棒的应用执行环境，在这种环境中，如果应用崩溃或者运行状态非常差，应用不会令整个系统关闭。它还增强了系统安全性。对于系统稳定性而言，如果不同来源的应用、代码和数据必须在一个设备中共存时，应用间的内存保护变得越来越重要。
ENEA的OSE实时操作系统完全支持应用间的内存保护，并且可以不更改源代码。
技术实现阶段的主要设计、
测试或其它挑战有哪些？
在实现阶段，主要的设计挑战在于预测下一代手机的瓶颈，以及集成有助于解决这些瓶颈的使能技术。现今没有一家手机制造商能够自己开发出所需要的所有技术，这将使得他们通过外界寻找商业解决方案。采购和集成来自不同供应商的顶级元件将成为构建这些高性能、功效和低成本器件的基本要求。意识不到这一点的公司将会在技术发展的赛跑中被甩在后面。
关于作者：
Marcus Hjortsberg
亚洲销售副总裁
Enea嵌入式技术公司
