飛思卡爾QorIQ通信處理器內(nèi)部架構(gòu)詳解

　　通信領(lǐng)域的強者

　　現(xiàn)在，您聽的歌是否是直接從云端讀取的？您幸福家庭的合影是否也在云端備份？您是否與遠(yuǎn)在千里之外的親朋好友通過網(wǎng)絡(luò)交流？您享受便利的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)背后，有飛思卡爾半導(dǎo)體QorIQ通信處理器的一份功勞。QorIQ系列多年來一直作為業(yè)界通信處理器的主力軍，但是為了應(yīng)對信息大爆炸和物聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，QorIQ也在不斷革新。去年，飛思卡爾推出的QorIQ系列新產(chǎn)品就擴展了其QorIQ T1和T2系列64位處理器。

　　飛思卡爾對基于Power Architecture架構(gòu)的處理器不斷投入，例如可支持4個64位e5500 Power Architecture處理器內(nèi)核的QorIQ T1040和T1042，基于Power Architecture e6500核的八虛擬內(nèi)核T2081，這也使得QorIQ系列通信處理器能在通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?qū)⒆约旱膬?yōu)勢發(fā)揮得淋漓盡致。

　　性能決定使命

　　QorIQ T1/T2器件集成了CoreNet，PCI Express和以太網(wǎng)組網(wǎng)接口，將可編程和固定處理單元組合在一起，包括提供網(wǎng)絡(luò)和通信所需要的高性能數(shù)據(jù)路徑加速架構(gòu)（DPAA）。DPAA適用于數(shù)據(jù)包解析、分類和分發(fā)，其支持調(diào)度、數(shù)據(jù)包排序和堵塞管理的隊列管理；支持硬件緩沖管理，可緩沖分配和取消分配；具有加密加速（SEC5.0）和模式匹配引擎（可達(dá)5 Gb/s）；還有5個千兆以太網(wǎng)接口。憑借智能集成、先進的工藝技術(shù)和成熟的設(shè)計能力，飛思卡爾提供了最佳的性能和可擴展性，同時支持針對更節(jié)能設(shè)計進行靈活的功率調(diào)整。

　　T1040和四核T1020是業(yè)界首款集成了8端口千兆以太網(wǎng)交換機的64位嵌入式處理器，它們還包括飛思卡爾DPAA引擎，支持一組豐富協(xié)議的 QUICC引擎模塊，共享的虛擬化技術(shù)和下一代安全功能。從1.2 GHz~1.4 GHz的高性能擴展性和周密的電源管理系統(tǒng)可以支持無風(fēng)扇、高能效設(shè)計的深度睡眠模式。T1040和T1020處理器提供領(lǐng)先的每瓦性能，并降低整體系統(tǒng)成本、功耗和設(shè)計復(fù)雜性，使它們成為低成本路由器的理想選擇。通過將關(guān)鍵任務(wù)分流至交換機，CPU得以處理其他任務(wù)，以同樣的功耗，提供相當(dāng)于飛思卡爾當(dāng)代QorIQ P1處理器2至4倍的性能。目標(biāo)應(yīng)用包括企業(yè)和服務(wù)提供商交換和路由設(shè)備、安全設(shè)備，以及工廠自動化與智能電網(wǎng)組網(wǎng)產(chǎn)品等工業(yè)產(chǎn)品。

　　雙核T1022處理器提供與飛思卡爾當(dāng)代QorIQ P1/P2器件相比超過2~4倍的性能和SerDes帶寬，同時保持相同的功率預(yù)算。它面向各種功耗敏感的應(yīng)用，如企業(yè)交換機和路由設(shè)備、安全設(shè)備，和工廠自動化組網(wǎng)產(chǎn)品。

　　28 nm QorIQ T2080和T2081通信處理器具備T系列旗艦產(chǎn)品T4240的架構(gòu)創(chuàng)新特點，并以更低的功耗和價格應(yīng)用于8個虛擬內(nèi)核的中端平臺中。T2081集成了 4個雙線程Power架構(gòu)e6500內(nèi)核，運行速率高達(dá)1.8 GHz，并提供2倍或更好的內(nèi)核能力、緩存大小、SerDes帶寬和以太網(wǎng)連接，同時保持與飛思卡爾45nm QorIQ P系列中級器件相同的功耗。主要功能包括先進的虛擬化技術(shù)、廣泛的I/O選項、DPAA和強大的安全功能。e6500內(nèi)核的雙線程技術(shù)是單線程性能的 1.7倍，提供128位AltiVec單指令多數(shù)據(jù)向量運算單元，執(zhí)行原來由DSP執(zhí)行的計算操作，如媒體加速和雷達(dá)信號處理，但比DSP的功耗低很多。 T2081面向控制平面或集成的控制和數(shù)據(jù)平面處理。目標(biāo)應(yīng)用包括移動回程設(shè)備、LTE / WCDMA信道卡、控制卡和網(wǎng)卡，以及測試和測量產(chǎn)品。

　　圖1 QorIQ T1040和T1042通信處理器內(nèi)部架構(gòu)

　　物聯(lián)網(wǎng)就在你身邊

　　從工業(yè)自動化、醫(yī)療、移動終端廠商到互聯(lián)網(wǎng)公司，大型的軟、硬件企業(yè)都在推行“云服務(wù)”，物聯(lián)網(wǎng)正在迅速發(fā)生、發(fā)酵，就在您身邊為您服務(wù)，而不再遙不可及。未來的世界將是人、設(shè)備及系統(tǒng)三者互連的世界。這就需要更安全、更智能的多核平臺，更節(jié)能、更便宜、更易使用的設(shè)備。飛思卡爾提供的QorIQ處理平臺必將在該領(lǐng)域大展拳腳。

　　這里要再次強調(diào)一下QorIQ T系列通信處理器內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)單元。（1）SerDes：8個通道，可達(dá)5 Gb/s，支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA；（2）以太網(wǎng)接口：8端口千兆以太網(wǎng)交換機。以太網(wǎng)交換機對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商尤為重要，因為它可以幫助他們減少系統(tǒng)芯片數(shù)量，加速開發(fā)，降低相關(guān)的成本和功耗。正是由于這些網(wǎng)絡(luò)單元，才能讓QorIQ T1/T2器件在處理大量數(shù)據(jù)時游刃有余。

　　永不止步的創(chuàng)意

　　目前，飛思卡爾在有線及無限通信嵌入式處理器領(lǐng)域排名第一，占有52%的市場份額。為了應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，飛思卡爾正在加快網(wǎng)絡(luò)相關(guān)產(chǎn)品的智能化，推出了一個具有革命性的方法，推出了稱為軟件感知的Layerscape架構(gòu)，它被譽為下一代QorIQ平臺的基礎(chǔ)。Layerscape是一個以軟件和編程能力為主的方法，也是一個與核無關(guān)的架構(gòu)，既可以用Power Architecture也可以用ARM。憑借其與內(nèi)核無關(guān)的兼容性、獨立性、高效的數(shù)據(jù)包處理和實時的可視化功能等創(chuàng)新技術(shù)，客戶可以保護軟件投資，加快產(chǎn)品上市時間，保證產(chǎn)品低功耗運行以及很好的靈活性。Layerscape架構(gòu)也必將讓飛思卡爾鞏固通信處理器領(lǐng)先的位置。

　　此外，飛思卡爾Airfast RF及QorIQ Qonverge等產(chǎn)品支持從宏基站到微蜂窩再到毫微微蜂窩基站，以應(yīng)對移動互聯(lián)設(shè)備發(fā)出的海量移動數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)然，人們越來越多地關(guān)注到物聯(lián)網(wǎng)帶來嚴(yán)重的隱私和安全風(fēng)險以及其他問題，飛思卡爾也將繼續(xù)發(fā)揮“小宇宙”讓您在智能連接的世界中安全、自由地穿行。