物聯網方興未艾，飛思卡爾運籌帷幄細化QorIQ通信處理器
發布時間：2014-12-15 12:12
發布者：eechina
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來源：飛思卡爾半導體 從模擬制式手機到2G、3G、4G甚至是未來的5G，每到轉折期就有一些人被技術牽絆而不知何去何從，飛思卡爾半導體總是能應景推出相應的通信處理器等創新產品，為通信時代的跨越保駕護航。在物聯網時代，通信處理器不再屬于稀缺資源而被少數企業掌握，并且更新速度加快，倒逼知名廠商處于“逆水行舟不進則退”的境地，要繼續做領頭羊，需要針對新時期的“痛點”更新產品。飛思卡爾QorIQ T1024/14和T1023/13通信處理器就是眾多新品之一，這些新處理器采用28 nm技術，將性能領先的Power Architecture e5500處理器內核與運行頻率高達1.4 GHz的先進緩存架構、應用領先的卸載引擎和面向未來、低功耗的內存子系統整合在一起，它們主要針對低成本的企業和服務供應商邊緣和網絡控制應用。 “芯”核心的執著 雙核QorIQ T1024和T1023通信處理器及單核QorIQ T1014和T1013通信處理器配備64位內核，基于Power Architecture技術構建，提供網絡和電信應用所需的高性能數據通路加速架構(DPAA)和網絡外設總線接口。ARM核現在從低端到高端已經全面鋪開，很多處理器廠商都在逐漸弱化甚至放棄自有架構處理器的開發。飛思卡爾采取了“雙管齊下”的策略，雖然其基于ARM核的處理器已經跑在同行前列，但卻在仍然執著地堅持自己“芯”核心——Power Architecture。QorIQ T1024/14和T1023/13就基于單/雙Power Architecture e5500內核，運行頻率達1.4 GHz。采用混合32位模式，支持原有軟件，并可向64位架構平穩過渡。 e5500架構是飛思卡爾e500內核的兩倍，它的設計頻率高達2.5 GHz，可以運行在64位或32位模式。64位e5500內核實現了諸多改進，包括支持多核SoC實施方案以及異構多核處理器。在e5500 64位內核上的技術進步，實現了集成度和性能的獨特結合，在非常低的功率范圍內達到了非常高的性能水平，為嵌入式能效設定了一個基準。e5500技術基于Power架構指令集(ISA)v2.06，有以下特性：一個亂序執行的7級流水線；64 GB的更高平面尋址內存空間；6高性能經典浮點單元(FPU)支持IEEE754浮點運算；混合32位模式，支持傳統的軟件，并可過渡到64位架構；L1緩存，背面L2緩存加上共享L3緩存。 
圖1 QorIQ T1024/14通信處理器內部架構圖 極速奔馳，接口不再是雞肋 隨著大數據時代對速率的要求激增，傳統并行接口的速度已經成為瓶頸，取而代之的是速度更快的串行接口，于是原本用于光纖通信的SerDes技術成為了為高速串行接口的主流。它是一種主流的時分多路復用(TDM)、點對點(P2P)的串行通信技術。T1024/14和T1023/13就支持SerDes：4條高達10 Gb/s的通道，并支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA。其他網絡單元也很有看點，如1×10GbE、3×1GbE或4×1Gb Gigabit以太網接口。 加速器和存儲器控制也是保證速度的一個重要方面。數據路徑加速架構（DPAA）包含加速特性，適用以下功能：數據包解析、分類和分發，支持調度、數據包排序和阻塞管理的隊列管理，支持硬件緩沖管理，可緩沖分配和取消分配，集成安全加速(SEC)。此外，高達4.1 Gb/s的以太網MAC可作為DPAA的一部分。T1024/14和T1023/13還具有32/64位DDR3L/4 SDRAM存儲控制器，帶有ECC支持，高達1 600 MT/s。 新處理器的外設接口主要有：一個串行ATA (SATA 2.0)控制器，兩個高速USB 2.0控制器，帶有集成PHY，增強型安全數字主設備控制器(SD/MMC/eMMC)，增強型串行外設接口(eSPI)，兩個I²C控制器，4個UART，支持NAND與NOR閃存的集成閃存控制器。 可擴展、可編程的基于RISC的通信協議加速引擎QUICC Engine技術主要設計用于下一代有線和無線接入應用，因此其也被集成到了T1024/14和T1023/13中。QUICC Engine支持原有協議TDM、HDLC、UART和ISDN，可以提供數據包流量、互通功能（無CPU干預）、多協議支持、很高的信道密度和軟件兼容性，為融合分組網絡開發先進而經濟的解決方案。 作為通信處理器，為了不讓數據在芯片內部“塞車”，有效的互連是不可缺少的，新處理器具有CoreNet平臺緩存，256 KB共享平臺緩存；分層互連結構，CoreNet結構支持相干和非相干事務，CoreNet結構就像一個小管家一樣，在CoreNet端點之間進行優先級排序和帶寬分配。 防微杜漸，安全不再漸行漸遠 千里之堤，潰于蟻穴，很多時候，危害往往來自細微環節。大數據、云的迅速發展似乎讓安全性漸行漸遠，在美國明星隱私照被曝光后，數據安全再次被推倒風口浪尖。通信處理器作為數據的一個重要關卡必須要重視安全性,防微杜漸。QorIQ T1024/14和T1023/13所有端口均帶有MACsec，它是一個用以保護局域網安全的主要協議，這一協議通過識別局域網上非授信站點來阻止其通信，從而保證網絡正常運行，同時還能保護信息完整性和保密性信，并減少對2層協議的攻擊。 軟件不安全來自調用問題，安全性可最終歸為隔離。T1024/14和T1023/13支持硬件虛擬化和分區執行，具有額外特權等級用于支持管理程序。此外，值得一提的是QorIQ處理平臺的可信架構，其已經升級到2.0版本，e500、e5500或e6500內核帶有管理程序和不執行保護；I/O接入控制, 平臺(I/O) MMU；安全調試控制器；帶有外部篡改檢測的安全監測；帶有一次性可編程主密鑰的安全熔絲處理器；可選的電池供電可清零主密鑰；支持替代映像、密鑰撤銷。 可以看到飛思卡爾在盡力做到速度和安全的完美結合。 物聯網方興未艾，飛思卡爾布局64位處理器 64位移動處理器已經隨著4G手機的暢銷而逐漸增強其市場效應，而64位通信處理器并沒有移動處理器那樣快速擴展版圖，畢竟消費產品的更新速率往往高于企業級和工業級的應用，后者在采用新IC時往往更加謹慎，希望平穩過渡�！皯醚訒r期”給了客戶更多的選擇空間，也讓飛思卡爾積極推出配套的支持，包括軟件、IP和技術文檔等，甚至有時間細化產品，針對不同客戶需求，推出更有針對性的通信處理器。 全新的QorIQ T1023和T1024處理器為廣受歡迎的QorIQ P1系列和PowerQUICC處理器組合了無縫應用軟件的可擴展性和出色的卸載性能升級路徑。T1023器件針對802.11ac智能邊緣WLAN接入點和分支路由器，同時T1024 SoC經濟高效地升級了打印和成像、傳統控制應用和線路卡。 T1024和T1014處理器采用全功能23 mm×23 mm封裝，具備可擴展性，與4核T1042處理器(乃至8核T2081處理器)引腳兼容，能夠以單系統設計實現靈活的價格和功耗調節。QorIQ T1023和T1013通信處理器是接口和功耗經過優化的SoC，旨在為成本和功耗敏感型網絡系統提供出色的單核或雙核性能。兩種版本均為廣受歡迎的32位QorIQ P10XX系列處理器提供出色的64位軟件兼容和I/O升級路徑。 全方位“利器” 工欲善其事，必先利其器。想將芯片在合適的領域發揮出最大的作用，并幫助客戶縮短產品上市時間，必需向客戶提供好的開發工具。 飛思卡爾與其合作伙伴提供了非常廣泛的工具、實時軟件、參考設計和服務，以加速客戶的產品設計。例如，面向網絡應用的CodeWarrior開發套件、面向網絡設備的VortiQa軟件、QorIQ Linux SDK、專業的服務和技術支持（如參考設計支持包）。 其中，CodeWarrior支持多種架構，包括Power Architecture技術、ARM技術和StarCore DSP內核；客戶可獲得更新軟件包的升級，包括完整的套件補充。VortiQa軟件針對特定的垂直市場，例如，企業和服務提供商設備、無線基礎設施設備，以及云和數據中心設備。該軟件包括兩種產品：VortiQa開放網絡(ON)管理軟件和VortiQa開放網絡(ON)交換軟件，利用OpenFlow協議等開放標準來加強網絡的可管理性。通過在多核平臺上采用這些經過優化、高度可移植的軟件產品，客戶能夠有效降低運營支出和資本支出。 第三方的軟件和工具也是飛思卡爾的“利器”之一。包括Enea、Green Hill、Mentor Graphics以及Wind River等公司都與飛思卡爾有很好的深入合作，它們都是業界的知名企業，其軟件和工具也都獲得了廣泛好評。這也可以看出飛思卡爾生態系統的強大之處。 物聯網時代所匱乏的資源是能源、生產率、帶寬以及產品快速的上市方法，通信處理器特別是高端產品在這些方面都有待改善。目前，物聯網還處于方興未艾的階段，成功的要點是為用戶的創新想法提供支持，飛思卡爾將為此不遺余力。 |
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