物聯(lián)網(wǎng)方興未艾,飛思卡爾運籌帷幄細化QorIQ通信處理器

發(fā)布時(shí)間:2014-12-15 12:12    發(fā)布者:eechina
來(lái)源:飛思卡爾半導體

從模擬制式手機到2G、3G、4G甚至是未來(lái)的5G,每到轉折期就有一些人被技術(shù)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(chuàng )新產(chǎn)品,為通信時(shí)代的跨越保駕護航。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,通信處理器不再屬于稀缺資源而被少數企業(yè)掌握,并且更新速度加快,倒逼知名廠(chǎng)商處于“逆水行舟不進(jìn)則退”的境地,要繼續做領(lǐng)頭羊,需要針對新時(shí)期的“痛點(diǎn)”更新產(chǎn)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(shù),將性能領(lǐng)先的Power Architecture e5500處理器內核與運行頻率高達1.4 GHz的先進(jìn)緩存架構、應用領(lǐng)先的卸載引擎和面向未來(lái)、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(yè)和服務(wù)供應商邊緣和網(wǎng)絡(luò )控制應用。

“芯”核心的執著(zhù)

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(shù)構建,提供網(wǎng)絡(luò )和電信應用所需的高性能數據通路加速架構(DPAA)和網(wǎng)絡(luò )外設總線(xiàn)接口。ARM核現在從低端到高端已經(jīng)全面鋪開(kāi),很多處理器廠(chǎng)商都在逐漸弱化甚至放棄自有架構處理器的開(kāi)發(fā)。飛思卡爾采取了“雙管齊下”的策略,雖然其基于A(yíng)RM核的處理器已經(jīng)跑在同行前列,但卻在仍然執著(zhù)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(guò)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(shí)現了諸多改進(jìn),包括支持多核SoC實(shí)施方案以及異構多核處理器。在e5500 64位內核上的技術(shù)進(jìn)步,實(shí)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(gè)基準。e5500技術(shù)基于Power架構指令集(ISA)v2.06,有以下特性:一個(gè)亂序執行的7級流水線(xiàn);64 GB的更高平面尋址內存空間;6高性能經(jīng)典浮點(diǎn)單元(FPU)支持IEEE754浮點(diǎn)運算;混合32位模式,支持傳統的軟件,并可過(guò)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(zhù)大數據時(shí)代對速率的要求激增,傳統并行接口的速度已經(jīng)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(shù)成為了為高速串行接口的主流。它是一種主流的時(shí)分多路復用(TDM)、點(diǎn)對點(diǎn)(P2P)的串行通信技術(shù)。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(wǎng)絡(luò )單元也很有看點(diǎn),如1×10GbE、3×1GbE或4×1Gb Gigabit以太網(wǎng)接口。

加速器和存儲器控制也是保證速度的一個(gè)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(lèi)和分發(fā),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(wǎng)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(gè)串行ATA (SATA 2.0)控制器,兩個(gè)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(gè)I²C控制器,4個(gè)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(xié)議加速引擎QUICC Engine技術(shù)主要設計用于下一代有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)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(xié)議TDM、HDLC、UART和ISDN,可以提供數據包流量、互通功能(無(wú)CPU干預)、多協(xié)議支持、很高的信道密度和軟件兼容性,為融合分組網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)先進(jìn)而經(jīng)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(chē)”,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(wù),CoreNet結構就像一個(gè)小管家一樣,在CoreNet端點(diǎn)之間進(jìn)行優(yōu)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(shí)候,危害往往來(lái)自細微環(huán)節。大數據、云的迅速發(fā)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(fēng)口浪尖。通信處理器作為數據的一個(gè)重要關(guān)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(gè)用以保護局域網(wǎng)安全的主要協(xié)議,這一協(xié)議通過(guò)識別局域網(wǎng)上非授信站點(diǎn)來(lái)阻止其通信,從而保證網(wǎng)絡(luò )正常運行,同時(shí)還能保護信息完整性和保密性信,并減少對2層協(xié)議的攻擊。

軟件不安全來(lái)自調用問(wèn)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(jīng)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(xiāo)。

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(lián)網(wǎng)方興未艾,飛思卡爾布局64位處理器

64位移動(dòng)處理器已經(jīng)隨著(zhù)4G手機的暢銷(xiāo)而逐漸增強其市場(chǎng)效應,而64位通信處理器并沒(méi)有移動(dòng)處理器那樣快速擴展版圖,畢竟消費產(chǎn)品的更新速率往往高于企業(yè)級和工業(yè)級的應用,后者在采用新IC時(shí)往往更加謹慎,希望平穩過(guò)渡!皯醚訒r(shí)期”給了客戶(hù)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(shù)文檔等,甚至有時(shí)間細化產(chǎn)品,針對不同客戶(hù)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(wú)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(diǎn)和分支路由器,同時(shí)T1024 SoC經(jīng)濟高效地升級了打印和成像、傳統控制應用和線(xiàn)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(shí)現靈活的價(jià)格和功耗調節。QorIQ T1023和T1013通信處理器是接口和功耗經(jīng)過(guò)優(yōu)化的SoC,旨在為成本和功耗敏感型網(wǎng)絡(luò )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(lǐng)域發(fā)揮出最大的作用,并幫助客戶(hù)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間,必需向客戶(hù)提供好的開(kāi)發(fā)工具。

飛思卡爾與其合作伙伴提供了非常廣泛的工具、實(shí)時(shí)軟件、參考設計和服務(wù),以加速客戶(hù)的產(chǎn)品設計。例如,面向網(wǎng)絡(luò )應用的CodeWarrior開(kāi)發(fā)套件、面向網(wǎng)絡(luò )設備的VortiQa軟件、QorIQ Linux SDK、專(zhuān)業(yè)的服務(wù)和技術(shù)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(shù)、ARM技術(shù)和StarCore DSP內核;客戶(hù)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(chǎng),例如,企業(yè)和服務(wù)提供商設備、無(wú)線(xiàn)基礎設施設備,以及云和數據中心設備。該軟件包括兩種產(chǎn)品:VortiQa開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )(ON)管理軟件和VortiQa開(kāi)放網(wǎng)絡(luò )(ON)交換軟件,利用OpenFlow協(xié)議等開(kāi)放標準來(lái)加強網(wǎng)絡(luò )的可管理性。通過(guò)在多核平臺上采用這些經(jīng)過(guò)優(yōu)化、高度可移植的軟件產(chǎn)品,客戶(hù)能夠有效降低運營(yíng)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(yè)界的知名企業(yè),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(tài)系統的強大之處。
   
物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代所匱乏的資源是能源、生產(chǎn)率、帶寬以及產(chǎn)品快速的上市方法,通信處理器特別是高端產(chǎn)品在這些方面都有待改善。目前,物聯(lián)網(wǎng)還處于方興未艾的階段,成功的要點(diǎn)是為用戶(hù)的創(chuàng )新想法提供支持,飛思卡爾將為此不遺余力。

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