飛思卡爾針對(duì)下一代應(yīng)用感知網(wǎng)絡(luò)的PowerQUICCTM III處理器架構(gòu)
高度集成多核MPC8572系列大幅推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)
2007-08-30
作者：彭 湃
近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)性能的日益提高，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜程度亦大幅提高，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商正在尋找能簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建智能應(yīng)用協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的高度集成的內(nèi)容處理解決方案。作為網(wǎng)絡(luò)通信解決方案的主力推動(dòng)者，飛思卡爾" title="飛思卡爾">飛思卡爾半導(dǎo)體一直構(gòu)想一個(gè)讓所有人都能使用高性能" title="高性能">高性能安全網(wǎng)絡(luò)的世界。為了幫助實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想，飛思卡爾已經(jīng)開發(fā)出一個(gè)創(chuàng)新的多核處理器架構(gòu)，該架構(gòu)可以處理控制數(shù)據(jù)平面、應(yīng)用感知內(nèi)容處理、深度包檢測(cè)、模式匹配、網(wǎng)絡(luò)許可控制和加密加速。這個(gè)高級(jí)處理器架構(gòu)在基于Power ArchitectureTM技術(shù)的MPC8572 PowerQUICCIII系列中首次實(shí)施。這個(gè)多核技術(shù)架構(gòu)基于飛思卡爾出類拔萃的嵌入式" title="的嵌入式">的嵌入式內(nèi)核性能、流量管理和安全加速技術(shù)，具有高級(jí)別的集成和性能、與整個(gè)PowerQUICC III系列統(tǒng)一的編程模式、靈活的SoC平臺(tái)、可快速上市以及簡(jiǎn)化的板卡設(shè)計(jì)等優(yōu)勢(shì)。目標(biāo)應(yīng)用包括：多業(yè)務(wù)路由與交換、防火墻/VPN、一體化安全管理、入侵檢測(cè)與防護(hù)、反病毒、負(fù)載平衡、內(nèi)容交換、應(yīng)用感知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。同時(shí)，該架構(gòu)還將滿足無線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備（如無線節(jié)點(diǎn)控制器、無線網(wǎng)絡(luò)控制器及WiMAX基站）在計(jì)算方面的日益嚴(yán)格的要求。
1 革命性的技術(shù)演進(jìn)
飛思卡爾PowerQUICC III 一體化通信處理器可在以Power Architecture技術(shù)構(gòu)建的可擴(kuò)展e500片上系統(tǒng)（SoC）平臺(tái)的基礎(chǔ)上，提供對(duì)稱和不對(duì)稱多核系統(tǒng)解決方案，使處理器能夠同時(shí)運(yùn)行多操作系統(tǒng)，如實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和Linux?誖操作系統(tǒng)，還可以提供雙核千兆赫以上的通信處理性能以及高級(jí)內(nèi)容處理和安全功能。
MPC8572系列處理器可提供1.2GHz～1.5GHz的時(shí)鐘速度。它采用兩個(gè)功能強(qiáng)大的處理器內(nèi)核、增強(qiáng)型" title="增強(qiáng)型">增強(qiáng)型外圍設(shè)備和高速互連技術(shù)，對(duì)處理器性能和I/O系統(tǒng)吞吐量進(jìn)行平衡。這些處理器還包含1個(gè)應(yīng)用加速塊，它集成了4個(gè)功能強(qiáng)大的引擎：一個(gè)查找表單元(TLU)，可以降低復(fù)雜表搜索和報(bào)頭檢測(cè)的負(fù)荷；一個(gè)模式匹配引擎（PME），用于處理正則表達(dá)式（reg-ex）匹配；一個(gè)壓縮存儲(chǔ)空間引擎，用于管理文件解壓；和為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)加速IPSec和SL/TLS密碼操作的安全引擎。
由于采用了飛思卡爾的絕緣體上硅芯片技術(shù)（SOI），MPC8572能夠提供更高的性能和更低的功耗，代表了PowerQUICC系列不斷創(chuàng)新的最先進(jìn)水平。通過進(jìn)行無損失集成，MPC8572平臺(tái)構(gòu)建在Power Architecture技術(shù)的嵌入式核心性能之上，增加了新的功能，增強(qiáng)了流量管理和安全加速。MPC8572結(jié)構(gòu)如圖1所示。??????????????????????????????????????????????????????
通過支持MPC8572的高速接口，可實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)處理器和與ASIC的可擴(kuò)展連接，同時(shí)，MPC8572平臺(tái)能夠處理復(fù)雜、計(jì)算要求苛刻的控制平面處理任務(wù)。此外，這些處理器還包括下一代雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR2/DDR3）內(nèi)存控制器、增強(qiáng)型千兆以太網(wǎng)支持、雙倍精度浮點(diǎn)和具有最新高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）功能的一體化安全引擎。
2 能為多個(gè)目標(biāo)應(yīng)用提供多種功能
MPC8572系列處理器具有的強(qiáng)大功能集和高級(jí)集成，為僅需要以太網(wǎng)或RapidIO互聯(lián)的應(yīng)用提供了最佳通信處理解決方案。下一代體系結(jié)構(gòu)還能滿足無線基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備（如無線節(jié)點(diǎn)控制器和WiMAX基站）對(duì)計(jì)算的苛刻要求。高性能和經(jīng)濟(jì)高效的MPC8572系列處理器的目標(biāo)是廣泛的成像和通用嵌入式控制應(yīng)用，例如機(jī)器人技術(shù)、離散制造和流程制造控制。RapidIO序列交換接口的片上支持非常適用于連接高性能分布式系統(tǒng)中的MPC8572處理器和外圍設(shè)備，包括控制平面處理、協(xié)議處理和其它需要高速、對(duì)等通信和低針腳數(shù)的計(jì)算密集型應(yīng)用。RapidIO生態(tài)系統(tǒng)" title="生態(tài)系統(tǒng)">生態(tài)系統(tǒng)由50多個(gè)成員組成，包括業(yè)界領(lǐng)先的嵌入式廠商，他們能提供主機(jī)處理器、DP、通信處理器、底板界面、交換機(jī)、系統(tǒng)、工具、操作系統(tǒng)和服務(wù)。
3 MPC8572主要特征
MPC8572的主要特征如下：
(1) 2個(gè)高性能的增強(qiáng)型e500內(nèi)核;
(2) 與糾錯(cuò)編碼（Error Checking and Correcting）共享1 MB的L2高速緩存;
(3) 較高的內(nèi)部處理帶寬;
(4) 4個(gè)集成的以太網(wǎng)控制器（增強(qiáng)型TSEC），帶IEEE 1588支持和無損流控制;
(5) 2個(gè)集成的DDR2/DDR3內(nèi)存控制器;
(6) 1個(gè)帶MII（混合）的10/100bps快速以太網(wǎng)控制器（FEC）;
(7) 靈活高速的互連接口;
(8) Serial RapidIO互連技術(shù);
(9) PCI Express?誖。
4? 廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)
飛思卡爾的安全和通信處理解決方案得到了廣泛的第三方合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的專家）的支持。依托這個(gè)廣泛且不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，原始設(shè)備制造商（OEM）能夠加快產(chǎn)品上市速度，降低開發(fā)成本。飛思卡爾已經(jīng)與Kaspersky實(shí)驗(yàn)室及其StreamAV部門結(jié)成合作關(guān)系，開發(fā)飛思卡爾技術(shù)構(gòu)件的原型， 及具有優(yōu)化反病毒解決方案和密集內(nèi)容處理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，MPC8572處理器平臺(tái)將為網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備開發(fā)商提供高性能的單芯片處理器備選產(chǎn)品，以替代在多個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行的、基于高成本低效率的ASIC的軟件密集型解決方案，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，將單獨(dú)的控制和數(shù)據(jù)平面融合到面向多業(yè)務(wù)的高感知處理平臺(tái)，把網(wǎng)絡(luò)性能、深度包檢測(cè)、應(yīng)用層和服務(wù)層感知提升到一個(gè)新的水平，并廣泛地增強(qiáng)下一代網(wǎng)絡(luò)接入產(chǎn)品的安全性。
1 革命性的技術(shù)演進(jìn)
飛思卡爾PowerQUICC III 一體化通信處理器可在以Power Architecture技術(shù)構(gòu)建的可擴(kuò)展e500片上系統(tǒng)（SoC）平臺(tái)的基礎(chǔ)上，提供對(duì)稱和不對(duì)稱多核系統(tǒng)解決方案，使處理器能夠同時(shí)運(yùn)行多操作系統(tǒng)，如實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和Linux?誖操作系統(tǒng)，還可以提供雙核千兆赫以上的通信處理性能以及高級(jí)內(nèi)容處理和安全功能。
MPC8572系列處理器可提供1.2GHz～1.5GHz的時(shí)鐘速度。它采用兩個(gè)功能強(qiáng)大的處理器內(nèi)核、增強(qiáng)型" title="增強(qiáng)型">增強(qiáng)型外圍設(shè)備和高速互連技術(shù)，對(duì)處理器性能和I/O系統(tǒng)吞吐量進(jìn)行平衡。這些處理器還包含1個(gè)應(yīng)用加速塊，它集成了4個(gè)功能強(qiáng)大的引擎：一個(gè)查找表單元(TLU)，可以降低復(fù)雜表搜索和報(bào)頭檢測(cè)的負(fù)荷；一個(gè)模式匹配引擎（PME），用于處理正則表達(dá)式（reg-ex）匹配；一個(gè)壓縮存儲(chǔ)空間引擎，用于管理文件解壓；和為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)加速IPSec和SL/TLS密碼操作的安全引擎。
由于采用了飛思卡爾的絕緣體上硅芯片技術(shù)（SOI），MPC8572能夠提供更高的性能和更低的功耗，代表了PowerQUICC系列不斷創(chuàng)新的最先進(jìn)水平。通過進(jìn)行無損失集成，MPC8572平臺(tái)構(gòu)建在Power Architecture技術(shù)的嵌入式核心性能之上，增加了新的功能，增強(qiáng)了流量管理和安全加速。MPC8572結(jié)構(gòu)如圖1所示。??????????????????????????????????????????????????????
通過支持MPC8572的高速接口，可實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)平面的網(wǎng)絡(luò)處理器和與ASIC的可擴(kuò)展連接，同時(shí)，MPC8572平臺(tái)能夠處理復(fù)雜、計(jì)算要求苛刻的控制平面處理任務(wù)。此外，這些處理器還包括下一代雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR2/DDR3）內(nèi)存控制器、增強(qiáng)型千兆以太網(wǎng)支持、雙倍精度浮點(diǎn)和具有最新高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES）功能的一體化安全引擎。
2 能為多個(gè)目標(biāo)應(yīng)用提供多種功能
MPC8572系列處理器具有的強(qiáng)大功能集和高級(jí)集成，為僅需要以太網(wǎng)或RapidIO互聯(lián)的應(yīng)用提供了最佳通信處理解決方案。下一代體系結(jié)構(gòu)還能滿足無線基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備（如無線節(jié)點(diǎn)控制器和WiMAX基站）對(duì)計(jì)算的苛刻要求。高性能和經(jīng)濟(jì)高效的MPC8572系列處理器的目標(biāo)是廣泛的成像和通用嵌入式控制應(yīng)用，例如機(jī)器人技術(shù)、離散制造和流程制造控制。RapidIO序列交換接口的片上支持非常適用于連接高性能分布式系統(tǒng)中的MPC8572處理器和外圍設(shè)備，包括控制平面處理、協(xié)議處理和其它需要高速、對(duì)等通信和低針腳數(shù)的計(jì)算密集型應(yīng)用。RapidIO生態(tài)系統(tǒng)" title="生態(tài)系統(tǒng)">生態(tài)系統(tǒng)由50多個(gè)成員組成，包括業(yè)界領(lǐng)先的嵌入式廠商，他們能提供主機(jī)處理器、DP、通信處理器、底板界面、交換機(jī)、系統(tǒng)、工具、操作系統(tǒng)和服務(wù)。
3 MPC8572主要特征
MPC8572的主要特征如下：
(1) 2個(gè)高性能的增強(qiáng)型e500內(nèi)核;
(2) 與糾錯(cuò)編碼（Error Checking and Correcting）共享1 MB的L2高速緩存;
(3) 較高的內(nèi)部處理帶寬;
(4) 4個(gè)集成的以太網(wǎng)控制器（增強(qiáng)型TSEC），帶IEEE 1588支持和無損流控制;
(5) 2個(gè)集成的DDR2/DDR3內(nèi)存控制器;
(6) 1個(gè)帶MII（混合）的10/100bps快速以太網(wǎng)控制器（FEC）;
(7) 靈活高速的互連接口;
(8) Serial RapidIO互連技術(shù);
(9) PCI Express?誖。
4? 廣泛的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)
飛思卡爾的安全和通信處理解決方案得到了廣泛的第三方合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的專家）的支持。依托這個(gè)廣泛且不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，原始設(shè)備制造商（OEM）能夠加快產(chǎn)品上市速度，降低開發(fā)成本。飛思卡爾已經(jīng)與Kaspersky實(shí)驗(yàn)室及其StreamAV部門結(jié)成合作關(guān)系，開發(fā)飛思卡爾技術(shù)構(gòu)件的原型， 及具有優(yōu)化反病毒解決方案和密集內(nèi)容處理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進(jìn)，MPC8572處理器平臺(tái)將為網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備開發(fā)商提供高性能的單芯片處理器備選產(chǎn)品，以替代在多個(gè)系統(tǒng)中運(yùn)行的、基于高成本低效率的ASIC的軟件密集型解決方案，推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，將單獨(dú)的控制和數(shù)據(jù)平面融合到面向多業(yè)務(wù)的高感知處理平臺(tái)，把網(wǎng)絡(luò)性能、深度包檢測(cè)、應(yīng)用層和服務(wù)層感知提升到一個(gè)新的水平，并廣泛地增強(qiáng)下一代網(wǎng)絡(luò)接入產(chǎn)品的安全性。
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