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物联网方兴未艾,飞思卡尔运筹帷幄细化QorIQ通信处理器

2014-12-15
来源:飞思卡尔

从模拟制式手机到2G、3G、4G甚至是未来的5G,每到转折期就有一些人被技术牵绊而不知何去何从,飞思卡尔开云棋牌官网在线客服总是能应景推出相应的通信处理器等创新产品,为通信时代的跨越保驾护航。在物联网时代,通信处理器不再属于稀缺资源而被少数企业掌握,并且更新速度加快,倒逼知名厂商处于“逆水行舟不进则退”的境地,要继续做领头羊,需要针对新时期的“痛点”更新产品。飞思卡尔QorIQ T1024/14和T1023/13通信处理器就是众多新品之一,这些新处理器采用28 nm技术,将性能领先的Power Architecture e5500处理器内核与运行频率高达1.4 GHz的先进缓存架构、应用领先的卸载引擎和面向未来、低功耗的内存子系统整合在一起,它们主要针对低成本的企业和服务供应商边缘和网络控制应用。

“芯”核心的执着

双核QorIQ T1024和T1023通信处理器及单核QorIQ T1014和T1013通信处理器配备64位内核,基于Power Architecture技术构建,提供网络和电信应用所需的高性能数据通路加速架构(DPAA)和网络外设总线接口。ARM核现在从低端到高端已经全面铺开,很多处理器厂商都在逐渐弱化甚至放弃自有架构处理器的开发。飞思卡尔采取了“双管齐下”的策略,虽然其基于ARM核的处理器已经跑在同行前列,但却在仍然执着地坚持自己“芯”核心——Power Architecture。QorIQ T1024/14和T1023/13就基于单/双Power Architecture e5500内核,运行频率达1.4 GHz。采用混合32位模式,支持原有软件,并可向64位架构平稳过渡。

e5500架构是飞思卡尔e500内核的两倍,它的设计频率高达2.5 GHz,可以运行在64位或32位模式。64位e5500内核实现了诸多改进,包括支持多核SoC实施方案以及异构多核处理器。在e5500 64位内核上的技术进步,实现了集成度和性能的独特结合,在非常低的功率范围内达到了非常高的性能水平,为嵌入式能效设定了一个基准。e5500技术基于Power架构指令集(ISA)v2.06,有以下特性:一个乱序执行的7级流水线;64 GB的更高平面寻址内存空间;6高性能经典浮点单元(FPU)支持IEEE754浮点运算;混合32位模式,支持传统的软件,并可过渡到64位架构;L1缓存,背面L2缓存加上共享L3缓存。

图1 QorIQ T1024/14通信处理器内部架构图

极速奔驰,接口不再是鸡肋

随着大数据时代对速率的要求激增,传统并行接口的速度已经成为瓶颈,取而代之的是速度更快的串行接口,于是原本用于光纤通信的SerDes技术成为了为高速串行接口的主流。它是一种主流的时分多路复用(TDM)、点对点(P2P)的串行通信技术。T1024/14和T1023/13就支持SerDes:4条高达10 Gb/s的通道,并支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA。其他网络单元也很有看点,如1×10GbE、3×1GbE或4×1Gb Gigabit以太网接口。

加速器和存储器控制也是保证速度的一个重要方面。数据路径加速架构(DPAA)包含加速特性,适用以下功能:数据包解析、分类和分发,支持调度、数据包排序和阻塞管理的队列管理,支持硬件缓冲管理,可缓冲分配和取消分配,集成安全加速(SEC)。此外,高达4.1 Gb/s的以太网MAC可作为DPAA的一部分。T1024/14和T1023/13还具有32/64位DDR3L/4 SDRAM存储控制器,带有ECC支持,高达1 600 MT/s。

新处理器的外设接口主要有:一个串行ATA (SATA 2.0)控制器,两个高速USB 2.0控制器,带有集成PHY,增强型安全数字主设备控制器(SD/MMC/eMMC),增强型串行外设接口(eSPI),两个I²C控制器,4个UART,支持NAND与NOR闪存的集成闪存控制器。

可扩展、可编程的基于RISC的通信协议加速引擎QUICC Engine技术主要设计用于下一代有线和无线接入应用,因此其也被集成到了T1024/14和T1023/13中。QUICC Engine支持原有协议TDM、HDLC、UART和ISDN,可以提供数据包流量、互通功能(无CPU干预)、多协议支持、很高的信道密度和软件兼容性,为融合分组网络开发先进而经济的解决方案。

作为通信处理器,为了不让数据在芯片内部“塞车”,有效的互连是不可缺少的,新处理器具有CoreNet平台缓存,256 KB共享平台缓存;分层互连结构,CoreNet结构支持相干和非相干事务,CoreNet结构就像一个小管家一样,在CoreNet端点之间进行优先级排序和带宽分配。

防微杜渐,安全不再渐行渐远

千里之堤,溃于蚁穴,很多时候,危害往往来自细微环节。大数据、云的迅速发展似乎让安全性渐行渐远,在美国明星隐私照被曝光后,数据安全再次被推倒风口浪尖。通信处理器作为数据的一个重要关卡必须要重视安全性,防微杜渐。QorIQ T1024/14和T1023/13所有端口均带有MACsec,它是一个用以保护局域网安全的主要协议,这一协议通过识别局域网上非授信站点来阻止其通信,从而保证网络正常运行,同时还能保护信息完整性和保密性信,并减少对2层协议的攻击。

软件不安全来自调用问题,安全性可最终归为隔离。T1024/14和T1023/13支持硬件虚拟化和分区执行,具有额外特权等级用于支持管理程序。此外,值得一提的是QorIQ处理平台的可信架构,其已经升级到2.0版本,e500、e5500或e6500内核带有管理程序和不执行保护;I/O接入控制, 平台(I/O) MMU;安全调试控制器;带有外部篡改检测的安全监测;带有一次性可编程主密钥的安全熔丝处理器;可选的电池供电可清零主密钥;支持替代映像、密钥撤销。

可以看到飞思卡尔在尽力做到速度和安全的完美结合。

物联网方兴未艾,飞思卡尔布局64位处理器

64位移动处理器已经随着4G手机的畅销而逐渐增强其市场效应,而64位通信处理器并没有移动处理器那样快速扩展版图,毕竟消费产品的更新速率往往高于企业级和工业级的应用,后者在采用新IC时往往更加谨慎,希望平稳过渡。“应用延时期”给了客户更多的选择空间,也让飞思卡尔积极推出配套的支持,包括软件、IP和技术文档等,甚至有时间细化产品,针对不同客户需求,推出更有针对性的通信处理器。

全新的QorIQ T1023和T1024处理器为广受欢迎的QorIQ P1系列和PowerQUICC处理器组合了无缝应用软件的可扩展性和出色的卸载性能升级路径。T1023器件针对802.11ac智能边缘WLAN接入点和分支路由器,同时T1024 SoC经济高效地升级了打印和成像、传统控制应用和线路卡。

T1024和T1014处理器采用全功能23 mm×23 mm封装,具备可扩展性,与4核T1042处理器(乃至8核T2081处理器)引脚兼容,能够以单系统设计实现灵活的价格和功耗调节。QorIQ T1023和T1013通信处理器是接口和功耗经过优化的SoC,旨在为成本和功耗敏感型网络系统提供出色的单核或双核性能。两种版本均为广受欢迎的32位QorIQ P10XX系列处理器提供出色的64位软件兼容和I/O升级路径。

全方位“利器”

工欲善其事,必先利其器。想将芯片在合适的领域发挥出最大的作用,并帮助客户缩短产品上市时间,必需向客户提供好的开发工具。

飞思卡尔与其合作伙伴提供了非常广泛的工具、实时软件、参考设计和服务,以加速客户的产品设计。例如,面向网络应用的CodeWarrior开发套件、面向网络设备的VortiQa软件、QorIQ Linux SDK、专业的服务和技术支持(如参考设计支持包)。

其中,CodeWarrior支持多种架构,包括Power Architecture技术、ARM技术和StarCore DSP内核;客户可获得更新软件包的升级,包括完整的套件补充。VortiQa软件针对特定的垂直市场,例如,企业和服务提供商设备、无线基础设施设备,以及云和数据中心设备。该软件包括两种产品:VortiQa开放网络(ON)管理软件和VortiQa开放网络(ON)交换软件,利用OpenFlow协议等开放标准来加强网络的可管理性。通过在多核平台上采用这些经过优化、高度可移植的软件产品,客户能够有效降低运营支出和资本支出。

第三方的软件和工具也是飞思卡尔的“利器”之一。包括Enea、Green Hill、Mentor Graphics以及Wind River等公司都与飞思卡尔有很好的深入合作,它们都是业界的知名企业,其软件和工具也都获得了广泛好评。这也可以看出飞思卡尔生态系统的强大之处。

物联网时代所匮乏的资源是能源、生产率、带宽以及产品快速的上市方法,通信处理器特别是高端产品在这些方面都有待改善。目前,物联网还处于方兴未艾的阶段,成功的要点是为用户的创新想法提供支持,飞思卡尔将为此不遗余力。

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