飞思卡尔QorIQ通信处理器内部架构详解

　　通信领域的强者

　　现在，您听的歌是否是直接从云端读取的？您幸福家庭的合影是否也在云端备份？您是否与远在千里之外的亲朋好友通过网络交流？您享受便利的网络服务背后，有飞思卡尔半导体QorIQ通信处理器的一份功劳。QorIQ系列多年来一直作为业界通信处理器的主力军，但是为了应对信息大爆炸和物联网的迅速发展，QorIQ也在不断革新。去年，飞思卡尔推出的QorIQ系列新产品就扩展了其QorIQ T1和T2系列64位处理器。

　　飞思卡尔对基于Power Architecture架构的处理器不断投入，例如可支持4个64位e5500 Power Architecture处理器内核的QorIQ T1040和T1042，基于Power Architecture e6500核的八虚拟内核T2081，这也使得QorIQ系列通信处理器能在通信网络领域将自己的优势发挥得淋漓尽致。

　　性能决定使命

　　QorIQ T1/T2器件集成了CoreNet，PCI Express和以太网组网接口，将可编程和固定处理单元组合在一起，包括提供网络和通信所需要的高性能数据路径加速架构（DPAA）。DPAA适用于数据包解析、分类和分发，其支持调度、数据包排序和堵塞管理的队列管理；支持硬件缓冲管理，可缓冲分配和取消分配；具有加密加速（SEC5.0）和模式匹配引擎（可达5 Gb/s）；还有5个千兆以太网接口。凭借智能集成、先进的工艺技术和成熟的设计能力，飞思卡尔提供了最佳的性能和可扩展性，同时支持针对更节能设计进行灵活的功率调整。

　　T1040和四核T1020是业界首款集成了8端口千兆以太网交换机的64位嵌入式处理器，它们还包括飞思卡尔DPAA引擎，支持一组丰富协议的 QUICC引擎模块，共享的虚拟化技术和下一代安全功能。从1.2 GHz~1.4 GHz的高性能扩展性和周密的电源管理系统可以支持无风扇、高能效设计的深度睡眠模式。T1040和T1020处理器提供领先的每瓦性能，并降低整体系统成本、功耗和设计复杂性，使它们成为低成本路由器的理想选择。通过将关键任务分流至交换机，CPU得以处理其他任务，以同样的功耗，提供相当于飞思卡尔当代QorIQ P1处理器2至4倍的性能。目标应用包括企业和服务提供商交换和路由设备、安全设备，以及工厂自动化与智能电网组网产品等工业产品。

　　双核T1022处理器提供与飞思卡尔当代QorIQ P1/P2器件相比超过2~4倍的性能和SerDes带宽，同时保持相同的功率预算。它面向各种功耗敏感的应用，如企业交换机和路由设备、安全设备，和工厂自动化组网产品。

　　28 nm QorIQ T2080和T2081通信处理器具备T系列旗舰产品T4240的架构创新特点，并以更低的功耗和价格应用于8个虚拟内核的中端平台中。T2081集成了 4个双线程Power架构e6500内核，运行速率高达1.8 GHz，并提供2倍或更好的内核能力、缓存大小、SerDes带宽和以太网连接，同时保持与飞思卡尔45nm QorIQ P系列中级器件相同的功耗。主要功能包括先进的虚拟化技术、广泛的I/O选项、DPAA和强大的安全功能。e6500内核的双线程技术是单线程性能的 1.7倍，提供128位AltiVec单指令多数据向量运算单元，执行原来由DSP执行的计算操作，如媒体加速和雷达信号处理，但比DSP的功耗低很多。 T2081面向控制平面或集成的控制和数据平面处理。目标应用包括移动回程设备、LTE / WCDMA信道卡、控制卡和网卡，以及测试和测量产品。

　　图1 QorIQ T1040和T1042通信处理器内部架构

　　物联网就在你身边

　　从工业自动化、医疗、移动终端厂商到互联网公司，大型的软、硬件企业都在推行“云服务”，物联网正在迅速发生、发酵，就在您身边为您服务，而不再遥不可及。未来的世界将是人、设备及系统三者互连的世界。这就需要更安全、更智能的多核平台，更节能、更便宜、更易使用的设备。飞思卡尔提供的QorIQ处理平台必将在该领域大展拳脚。

　　这里要再次强调一下QorIQ T系列通信处理器内部的网络单元。（1）SerDes：8个通道，可达5 Gb/s，支持SGMII、QSGMII、PCIe和SATA；（2）以太网接口：8端口千兆以太网交换机。以太网交换机对网络设备制造商尤为重要，因为它可以帮助他们减少系统芯片数量，加速开发，降低相关的成本和功耗。正是由于这些网络单元，才能让QorIQ T1/T2器件在处理大量数据时游刃有余。

　　永不止步的创意

　　目前，飞思卡尔在有线及无限通信嵌入式处理器领域排名第一，占有52%的市场份额。为了应对物联网的发展，飞思卡尔正在加快网络相关产品的智能化，推出了一个具有革命性的方法，推出了称为软件感知的Layerscape架构，它被誉为下一代QorIQ平台的基础。Layerscape是一个以软件和编程能力为主的方法，也是一个与核无关的架构，既可以用Power Architecture也可以用ARM。凭借其与内核无关的兼容性、独立性、高效的数据包处理和实时的可视化功能等创新技术，客户可以保护软件投资，加快产品上市时间，保证产品低功耗运行以及很好的灵活性。Layerscape架构也必将让飞思卡尔巩固通信处理器领先的位置。

　　此外，飞思卡尔Airfast RF及QorIQ Qonverge等产品支持从宏基站到微蜂窝再到毫微微蜂窝基站，以应对移动互联设备发出的海量移动数据。

　　当然，人们越来越多地关注到物联网带来严重的隐私和安全风险以及其他问题，飞思卡尔也将继续发挥“小宇宙”让您在智能连接的世界中安全、自由地穿行。