PowerQUICC III处理器演绎迅速、安全的宽带接入和网络通信
2007-09-12
作者:彭湃
时下,从分组网络向基于IP服务部署的转换正在重新整合有线和无线接入架构。然而,这种转变是一个渐进的过程,不可能一蹴而就。在全球范围内,宽带接入和网络通信设备的设计人员和制造商面临着生产适用的和可以升级的设备,以跟上不断增长的数据频率需求。与此同时,他们还必须在一个成本敏感的竞技场中加倍努力,开发出支持多种协议——通常称之为交互工作方式的灵活的设备。随着行业转向基于信息包" title="信息包">信息包的网络通信,设备供应商正在寻求强大而经济有效、具有多样化网络操作能力的基于因特网协议(IP)的汇聚解决方案。
然而,对保证数据安全性和完整性等性能苛求任务的要求可能牺牲掉处理器的速度。为了保持执行这些关键任务的处理器性能,器件开发商必须找到一种有效的方法,以实现高速接口、CPU性能和IP/多协议" title="多协议">多协议通信功能卓越组合。
1、单芯片" title="单芯片">单芯片上的最高处理性能
为了应对上述挑战,飞思卡尔" title="飞思卡尔">飞思卡尔利用其先进通信处理器MPC8568E PowerQUICC? III实现了对数据平稳而安全的加速。该处理器采用Power Architecture?技术,集成了高性能" title="高性能">高性能、低功耗的e500内核,以及具有灵活性和先进通信能力、获得业界高度认可的QUICC Engine?协议处理技术,成功实现了业界最高性能的器件。
图1. 采用1023引脚、FC-BGA封装的MPC8568E和MPC8567E
MPC8568E和MPC8567E的封装如图1所示。其最大特点是在单芯片解决方案中集成了高速的高性能接口和具有先进通信能力的MPC8360 PowerQUICC? II Pro器件的QUICC Engine技术,为业界提供了一种既可解燃眉之急,又可扩展的先进器件。该接口不仅有助于无缝连接交换机、DSP、ASIC和主处理器,而且还可以利用一个单芯片解决方案来处理许多功能,以减少占板面积和成本,实现控制和数据平面功能与器件的顺畅匹配。这个集成处理器的核心通信引擎可满足今天和未来行业需要的设计灵活性。
为了获得最高的处理器性能,MPC8568E集成了一个表格查找单元(TLU)——PowerQUICC?产品系列硬件加速器。TLU可卸载处理器急需的功能,如入侵检测、内容过滤、报头查找和搜索等,并对它们进行处理,从而保持处理器的速度。在一些案例中,增加一个基于硬件的TLU能够提供比竞争处理器的查找单元高25%的性能,这依赖于完成其任务的处理器本身和加倍数据频率(DDR)存储器。
2、满足性能需求设计
采用先进的PowerQUICC?? III处理器系列,宽带接入设备制造商可以将控制和数据路径功能集成到单个半导体器件中。由于MPC8568E和MPC8567E处理器能够兼容上一代PowerQUICC?产品系列,可为多协议互通提供GB级CPU内核、灵活的QUICC Engine技术和高速系统接口。其框图如图2所示。
图2.集成了网络接口卡的控制和数据路径MPC8568E系列框图。
基于Power Architecture?技术的高性能e500内核集成512KBLevel 2(L2)缓存,可将频率提高到1.33GHz,还能提供超过3,000 Dhrystone的MIP。因此,该系列器件可以满足对宽带接入技术越来越高的性能需求设计。设备制造商可以用来创建非常先进的设备,包括3G/WiMAX/LTE基站、RNC、网关和ATM/TDM/IP解决方案。
该系列处理器配置了多个灵活的通信引擎和高速系统接口,包括增强的千兆以太网端口,以及采用PCI Express?和RapidIO?互连技术可实现整个行业交换机、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和数字信号处理器(DSP)的高速链接。
该系列处理器是第一批采用QUICC Engine技术的PowerQUICC? III?处理器产品。该技术采用一种可编程片上功能块,可支持针对协议终端和各种通信协议交互工作方式的多协议,包括ATM、POS、以太网、端对端协议、HDLC和TDM——有助于实现宽带接入设备所需的灵活性,并加快这些通信协议的速度。通过卸载Power Architecture处理内核中的多协议处理和互连,QUICC Engine技术可以增强整套系统的性能,进而将其释放出来,以处理更高级别的软件任务;还可以提供数据包吞吐量、自治多协议互通、更高的信道密度和软件兼容性,有助于设备制造商为融合分组网络开发先进而经济的解决方案。这样,客户就可以利用一个单芯片解决方案处理许多功能,否则就需要使用多个器件来实现。总之,这种高水平的集成既可以节省成本和功耗,又可以减小电路板空间,可谓一举多得。
3、快速启动和运行应用
对宽带接入和网络通信设备设计人员和制造商来说,快速的产品开发和上市至关重要。飞思卡尔提供的广泛的硬件、固件和软件生态系统可以支持采用PowerQUICC?器件进行设计的方方面面。PowerQUICC? III处理器系列同样保持了与其重点客户传统上的一致性。这将最大限度地减少开发时间并大大缩短客户产品的上市时间。例如,软件工程师可以利用QUICC Engine在几分钟内从“没有代码”到“使他们的板卡符合协议”。该引擎为系统和驱动器的配置提供了一个简单易用的图形用户接口。集成的安全引擎支持通用加密算法,包括3G无线安全所需的Kasumi算法。
PowerQUICC??III强大的处理能力和互连能力可用于许多应用,无论是作为产品中唯一的处理器、控制ASIC或其他处理器的系统控制器,还是受控于系统控制器的线卡控制处理器,或者作为利用CPM功能的数据平面处理器。该系列可以为各种应用提供解决方案,如蜂窝基站和无线网络控制器、高档交换机、边缘路由器、防火墙和其他信息包过滤处理器、网络处理器控制器、高档路由器控制平面处理器、VPN控制器(与安全处理器一起)、VoIP控制器(与DSP一起)和网络附加存储(NAS)/存区域网络(SAN)/网络文件系统(NFS)存储控制器,以及网络通信领域以外的各种工业控制应用,如汽车和台式应用。
在3G无线基础设施方面,PowerQUICC? III? 能够用来实现无线网络控制器(RNC)的多种功能。利用其高性能互连功能可实现控制平面和接口平面之间的互连,包括OC-3接口、以太网、PCI或RapidIO。它尤其适用于利用高性能DDR SDRAM控制器和本地总线接口进行磁盘或存储器管理。
在企业边缘路由器应用中,PowerQUICC? III可利用具有准确定位的存储器控制器高速内核,以及用于系统内单元连接的RapidIO等快速互连,实现真正的“人情味”信息包系统,有助于路由器应用对超过正常的处理器任务执行异常处理,并提供一种执行信息包分类的先进方法。
利用高度集成、存储器接口及PCI-X和本地总线支持,PowerQUICC? III还可提供适用于存储网络基础设施应用的功能设置。例如DMA引擎卸载数据通道FPGA管理功能可以实现2.3MIPS/MHz的处理器能力,以提高系统性能。片上存储器控制器和DDR SDRAM接口可减少关键的存储器存取延迟。PowerQUICC? III是包括RAID和网络结构设备的存储网络市场一种有用的解决方案。
在数字用户线接入复用器(DSLAM)应用方面,PowerQUICC? III可以作为多业务接入平台管理不同通信媒体的解决方案。进一步提高有利于公共网络和住宅、小型企业和企业用户之间的连接的DSLAM性能。
飞思卡尔采用CodeWarrior?集成开发环境的一整套开发工具,以及可支持200多家第三方工具厂商的编程、培训、文件Linux?板,可以减轻软件开发和调试工作量。以前曾使用过PowerQUICC?系列的设计人员等于已经熟悉了MPC8568E成熟的软件和微码,并知道采用哪种设计可加快开发进程。标准的微码可为现有协议提供经行业证明的固件,以及为新功能或协议提供支持的可下载RAM微码包。这些微码产品能通过飞思卡尔Open QUICC Engine技术开发商计划进行定制,以保护现有的系统投资。飞思卡尔提供的强大支持功能可提高软件的重新使用率,简化开发流程并加快上市速度。
总之,MPC8568E和MPC8567E器件的应用可以为宽带接入和网络市场带来新的性能、安全性和可靠性水平。在性价比方面,该系列处理器也可为制造商提供创造市场需求的下一代接入基础设施设备所必需的功能。