電信基礎設備、視頻基礎設備以及影像應用等對于帶寬的要求迅速提升，這些系統需要支持具有更高分辨率、更快幀速率以及更出色音質的音視頻流。同時，上述系統還要提高信道密度，降低每信道的功耗。此外，該市場不僅要求提高外設與存儲器的集成度，而且還要進一步縮減電路板面積，從而節約系統成本。開發人員需要高度可擴展的靈活硅芯片器件和工具來幫助他們跟上市場發展趨勢的要求。用于數字信號處理器(DSP)的一些傳統高性能I/O在可靠性、帶寬充足性以及可擴展性等方面都存在一定的局限性。串行RapidIO(sRIO) 能夠通過提供一種高性能的分組交換式互連技術解決這種局限性問題，這對復雜的DSP拓撲而言非常有用。與其前代技術不同，sRIO不需要與存儲器共享接口，而且既能作為主系統又能作為從系統運行。此外，其還可支持較長的物理連接距離以及硬件級故障檢測/糾錯、狀態/確認反饋以及帶內中斷/信號發送等。
復雜系統拓撲中的sRIO
首先，我們必須了解sRIO在復雜系統拓撲中發揮的作用，明確它在物理系統的實施過程中如何提高靈活性。sRIO可支持芯片之間的通信，速度高達 20Gbps乃至更高。sRIO提供1X和4X寬度的1.25、2.5或3.125GHz雙向鏈接，每向吞吐速率高達10Gbps。
利用sRIO，設計人員能夠確定如何實現多個器件的最佳連接。DSP可直接進行網形、環形以及星形拓撲的連接，也可通過交換機進行多個DSP的連接，彼此之間有無本地連接均可。此外，我們還可采用sRIO一并連接DSP、FPGA和ASIC。這種高度的靈活性使設計人員能根據應用數據流的需要任意安排組件，而不會因為接口或協議的限制影響系統設計。
例如，一個簡單的系統可以具備兩個通過4倍速鏈接相連的DSP。另一個系統則要求更高的計算能力，不過不需要更多I/O。這種系統可以由5個DSP組成，每個DSP都直接通過1倍速鏈接彼此相連。第三個系統也包含5個DSP，它們均采用4倍速鏈接連接至中央交換機，以實現更佳的I/O性能(圖1)。第四個系統則有更繁重的計算要求，其中可能包含12個乃至更多的DSP，它們均通過4倍速鏈接連接至一個或多個交換機的系統架構，從而實現最高的計算能力和I/O帶寬。
圖1：在本例中，sRIO能靈活地連接所有五個DSP。
支持sRIO的系統能夠通過充分利用上述特性顯著提高整體性能。例如，在無線基礎設施系統中，總共三到六個速度達Gbps的天線數據通常由可處理24到48 個天線流(antenna stream)的ASIC或FPGA支持，這時每個基站的速率約為123Mbps。另一方面，用戶數據通常在DSP上處理，每個用戶通道速度約 19Mbps，統一采用共享的EMIF通道。采用鏈接sRIO通道的DSP使用戶數據和天線數據能獨立得到處理。采用DSP所需的成本不僅大大低于 FPGA或ASIC，而且在24到48個天線流的系統中能處理相同的數據速率，每個通道速度約為123Mbps，因此天線數據速度總共能到每秒3到 6Gb。對于用戶數據而言，諸如最新DSP系列的較高核心速度、較快的sRIO I/O速度，以及能釋放外部存儲器帶寬等優異特性，使通道密度能夠提高到每DSP達128個用戶通道，每通道速度為19Mbps，這樣整體而言每個DSP 的用戶數據總速度達2.5Gbps。
消息傳遞
軟件開發人員不僅能夠受益于 sRIO接口具有的更高性能和更高靈活性，而且他們無論采用低級編程技術還是高級編程技術均可進行應用開發。如果使用低級直接I/O方案，編程人員必須指定目標和地址，這種方案在能夠實現最佳性能的同時，還非常適用于在設計時就已知目標緩沖方案的應用，并且應用的分組是固定的。但是，這種方法的缺點是開發人員必須了解遠程處理器的物理存儲器映射，這使第三方集成非常困難。
高級消息傳遞方案能夠在無需進行大量低級器件編程的情況下就能提供一種更抽象的通信方法。這種方法對目標緩沖方案未知的應用最為適用，而且對于應用分組未知或者比較靈活的情況也很適用。此外，消息傳遞接口能夠顯著縮短用于增加或減少應用處理器所需的時間。
數家嵌入式處理器廠商為sRIO提供內核級軟件層支持。例如，在TI DSP中，消息傳遞由DSP/BIOS軟件內核基礎消息隊列(MSGQ)模塊提供支持，這使應用程序開發人員能在更高級的抽象水平上設計軟件。
消息傳遞使應用程序能夠通過sRIO互連更高效地與其它DSP通信。通過這種方法發送的消息，其優先級高于數據緩沖，這一點非常有用，因為以更高的優先級控制數據通常來說是更好的做法。MSGQ能在無需修改源代碼的情況下在處理器中移動讀取器和寫入器，因此我們能在單個處理器上進行開發，而且能方便地針對多處理器系統進行縮放。也就是說，寫入器不用了解讀取器駐留在哪個處理器上，這不僅能簡化集成，而且還能簡化客戶端/服務器應用等的開發工作。
此外，MSGQ還可支持消息的零拷貝傳輸，假定底層物理介質支持處理器間零拷貝。零拷貝基本說來就是指針傳遞(pointer passing)，而不是將消息內容拷貝到其它消息中。我們可在單個的處理器上完成上述操作，也可在共享存儲器的多部處理器完成。由于能從特定集 (pool)分配消息，因而我們能輕松地實現服務質量(QoS)特性，如針對關鍵資源提高性能、加快速度等。
