PowerQUICCTM通信处理器无处不在
2008-08-05
作者:飞思卡尔半导体中国有限公司 上海
无论您走到世界的任何地方,您都会发现飞思卡尔" title="飞思卡尔">飞思卡尔的PowerQUICCTM通信处理器" title="通信处理器">通信处理器在工作。自从1989年推出首款通信处理器以来,我们已经售出了1.85亿颗通信处理器。仅以PowerQUICC系列为例,自1995年推出以来,已经有500多家制造商选择该产品,在5 000多种设备的设计中被采用。作为全球领先的通信处理器体系结构,PowerQUICC已经渗透到我们生活的每个角落。
每次想到PowerQUICC处理器时,您可能会自动联想到联网和通信设备。但这只是一个起点,现在,全球前十大网络和通信设备提供商全都采用了这一领先的体系结构。由于PowerQUICC体系结构的广泛普及,飞思卡尔现在是全球排名第一的集成通信处理器供应商。
这还只是一个开始。PowerQUICC处理器已经无处不在。全球最大的客机Airbus A380就在导航系统中采用了PowerQUICC。当您停车购买汉堡时,您会在柜台后的法国油炸机上发现PowerQUICC的身影。拉动弹珠游戏机的拉杆时,您也可能发现它的轨道上安装有PowerQUICC。
1 客户驱动的创新
自1989年率先推出第一款" title="第一款">第一款通信处理器以来,我们取得了如此巨大的成功,这是任何人都未曾预料到的。该产品不是瞬间的灵感闪现,而是在我们与AT&T (现在是朗讯)和阿尔卡特二家重要客户进行长谈后确定的。这二家客户需要一个用于ISDN终端适配器的更快速、更经济高效的解决方案。飞思卡尔(当时是摩托罗拉" title="摩托罗拉">摩托罗拉的半导体部门)根据他们的要求,设计了68KB的主处理器和WAN接口,所有部件均集成在单颗芯片上。1989年9月,MC68302正式投放市场。
MC68302获得了成功。更多客户,包括爱立信、摩托罗拉和Wellfleet(现在的北电)纷纷开始与我们合作。截至1993年,该设备已经演进成为QUICC(四通道通信处理器)——MC68360。随着产品的发展,它逐渐可以支持新的应用,包括无线基站、中小型企业(SME)路由器和SOHO路由器。它增加了支持多通道HDLC的特性,称为QUICC多通道代码(QMC),MC68MH360由此成为无线基站应用的实际标准。
2 增强QUICC的功能
1994年,摩托罗拉的半导体工程师团队开始将QUICC的通信处理器模块(现在称为CPM)与PowerPC核心集成。PowerPC体系结构是摩托罗拉、IBM和苹果公司共同设计的,适用于嵌入式应用和普适计算应用。它对半导体的要求非常低,从而实现了高度集成,能够将多个外设功能集成到单个芯片上,功耗小、发热量低。随着MPC860的推出,第一款PowerQUICC处理器于1995年首次亮相。
随后的产品一直按照这个模式发展。现在,大多数PowerQUICC处理器都配有嵌入式PowerPC内核和CPM。从PowerQUICC I、PowerQUICC II、PowerQUICC II Pro到PowerQUICC III,每代后续产品都提供了性能更高的内核、速度更快的CPM和更先进的通信外设和接口。例如,各种PowerPC内核的时钟速率各不相同,PowerQUICC I处理器的频率为50MHz,而90纳米(nm) PowerQUICC III设备则提供1.33GHz的频率。CPM的更快时钟频率可以支持更快的PowerPC内核时钟频率,最高达到333MHz。因此,我们可以提供不同性能和价位的产品,以满足各种不同应用的要求。
PowerQUICC I处理器基于飞思卡尔的180nm的Micron处理技术,CPU频率为66MHz~133MHz。PowerQUICC II处理器提供PowerPC 603e内核和性能更高的130nm技术,实现高达450MHz的频率。它们可以用于快速以太网、ATM和PCI等多种应用。PowerQUICC II Pro系列采用更快的e300内核,其运行频率高达667MHz,它还提供千兆以太网接口和DDR内存。屡获大奖的PowerQUICC III是第一款采用RapidIOTM互连技术的通信处理器,它采用了更加强大的e500 PowerPC内核,可在90nm硅晶绝缘体中实现1.33GHz的运行频率,此外,它还增加了其他功能,如千兆以太网和DDR2 SDRAM等。
3 CPM演进为 QUICC EngineTM
CPM是一个与外设总线相连的硬件串行通信控制器系列,由32位RISC引擎控制。CPM最初用于60KB的68360通信处理器,经过发展,现在已能处理更高的吞吐量和更多L2协议,包括快速以太网和ATM。过去几年的实践已被证明CPM是一种非常灵活的产品。例如,它能在双端口SRAM上安装固件升级产品,实现新功能,从而使PowerQUICC通信处理器能够升级,解决新的应用问题。
QUICC引擎技术在CPM技术的基础上又向前演进了一步。它采用2个RISC引擎(CPM只有1个),能够提供4倍的数据吞吐量,可以升级到500MHz(CPM为333MHz)。同时,它还支持OC-12和千兆以太网。CPM主要支持L2应用,而QUICC引擎技术还能支持L3的应用,如互通、转发、切换和解析等。它提供集成的多协议处理和互通功能,速度高达1.2Gbps。这就使PowerPC内核能够集中完成控制平面处理,改进PowerQUICC处理器的整体性能。
4 采用QUICC引擎技术
MPC8360E PowerQUICC II Pro系列是最先采用QUICC引擎技术的产品线。PowerQUICC II Pro系列基于e300 PowerPC SoC平台,采用集成的安全引擎,可提供最佳的性价比,实现IP融合应用的控制平面和数据路径功能之间的平衡。目标应用包括:IP DSLAM、多业务接入节点(MSANS)、VoIP系统、3G无线基础体系结构、无源光网络(PON)设备和SME路由器等。
5 可以组合的设计
飞思卡尔的功能模块可以便利地重新利用和组合。这样就可以实现完整片上系统(SoC)设备的开发。产品开发通常包括以下过程:了解客户要求后,开发团队从飞思卡尔不断发展的PowerPC产品系列中选择适当的内核,然后将它与基于RISC的CPM或QUICC EngineTM新技术(在MPC8360E PowerQUICC II Pro中引入)集成。飞思卡尔的广泛知识产权库提供了可重新使用的系统模板,能够完善SoC设计。
6 一体化——我们构建解决方案
在为客户开发PowerQUICC解决方案时,飞思卡尔通常会与其他业界领先者合作。在过去几年中,飞思卡尔已经建立了一个大型、快速发展的产品开发生态系统,来满足客户的应用需求。最近的一个例子是:飞思卡尔和第三方供应商提供的大量工具(如软件开发工具、实时操作系统、嵌入式Linux操作系统和协议堆栈)能为采用QUICC引擎技术的飞思卡尔MPC8360E PowerQUICC II Pro系列提供支持。
7 一致性、兼容性和简单性
即使在技术、性能和功能上实现巨大飞跃,PowerQUICC通信处理器仍保持了各代产品的一致性、兼容性和定义明确性。从第一代PowerQUICC通信处理器产品到最新的PowerQUICC III产品,该体系结构在演进过程中始终保持一致性。
这样的连续性为过去、现在和未来的PowerQUICC客户提供了巨大优势。他们可以确信自己购买的PowerQUICC处理器产品具有前向和后向兼容性。同时,他们也知道这样的设计能够与未来的PowerQUICC通信处理器平台共同运行,而无需大量的新开发投资。
8 内置安全性
在整个PowerQUICC产品线中,我们都集成了来自经过验证的S1系列安全协处理器的安全引擎。在开发能够实现可信任网络的解决方案时,可以帮助设备制造商减少系统成本,简化电路板设计。在支持IPSec、安全套接层(SSL)和其他安全协议的应用中,片上安全功能提供了经济高效的方法,可以加快加密吞吐,消除解密瓶颈。
9 应用举例
Airbus A380等新应用已经引起广泛关注,同时,越来越多的普通应用也采用了PowerQUICC处理器功能,它们是:
· 数字用户线路(DSL)调制解调器。
· SOHO路由器。
· 集成接入设备(IAD)。
· 远程接入服务器。
· 数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)。
· 中心局交换机和其他电信设备。
· 无线基础设施基站。
· 企业和VPN路由器。
· 分组电话的媒体网关。
· 打印、成像和储存。
10 实际状况
· 全球销售业绩最好的集成通信处理器。
· 至少用于5 000种设备的设计。
· 获得微处理器报告分析师2003和2004年度首选产品大奖。
· 在EDN评选中,被评为2003年最热门的100种产品之一。
· 结合了PowerPC内核和基于RISC的分组处理器。
· 片上系统设计。
· 世界级的制造技术。
11 过去和现在的通信处理器对比
(1) Motorola MC68302 ICP (1989)
· 16MHz的CPU速度。
· 无高速缓存。
· 3 个通信端口。
(2) Freescale MPC8548 PowerQUICC III (2005)
· 1.33GHz的CPU速度。
· 32KB的I-高速缓存,512KB的D-高速缓存。
· 4个千兆以太网端口。
历经十年创新,仍在不断发展