摩托罗拉PowerQUICC III处理器面向未来的扩展性及高性能应用

摩托罗拉PowerQUICC III处理器面向未来的扩展性及高性能应用

     电信产品的硬件和软件工程师想必对客户经常提出的产品设计要求非常熟悉，这些要求包括减少开发时间、增加更多的功能和性能、能够在6-12月为系统升级等等。如果满足了上述要求，你就能够迅速的为客户提供他想要的功能和性能，并具能在不久的将来顺利实现系统升级；否则，即使系统现在能够满足运作需求，你还得在将来重新更换系统设备，以升级其想要的系统性能。
    
     第一个集成的、具有一定可编程和可升级能力的通信处理器于几年前诞生。与之相比，现在的通信处理器产品能够提供不同层面的性能，即能满足上层的处理需求，又能进行底层协议转换。还有一些产品能够满足潜在的应用，即增加或变换功能，来适应不断变化的系统要求。在业界首先推出集成通信产品的摩托罗拉公司，近日又发布了其最新的集成通信处理器PowerQUICC III。本文将介绍该产品的性能和所具有的高度可扩展性，来满足一些典型的应用要求。
    
     特点
    
     同早期的PowerQUICC II相比，PowerQUICC III集成度更高、功能更强大、具有更好的性能提升机制。同其它PowerQUICC家族成员一样，新的PowerQUICC III SoC架构也在一个封装内集成了两个处理内核。一个是嵌入式PowerPC指令集架构(ISA)e500处理器，该处理器时钟最高可达1GHz，配有容量为256KB的二级高速缓存(Level 2 cache)，该缓存也可根据客户的需求被设置成专有高速SRAM；另一个是嵌入式RISC引擎，内嵌在通信处理器模块(CPM)中，该模块继承了PowerQUICC 家族产品的特色，能够提供丰富的协议支持。通信功能的支持是通过板上为不同数据交换类型优化的硬件控制器来提供的，这些硬件控制器包括三个快速通信控制器（用来控制ATM和快速以太网），两个多通道通信控制器（控制多通道HDLC、7号信令和其他的TDM流量），四个串型通信控制器(UART和其他低速通信)，一个串型外围接口和一个I2C接口。
    
     与PowerQUICC II产品200MHz的CPM相比，PowerQUICC III中 CPM的运行速度提升了66%，达到333MHz，同时保持了与早期产品的向后兼容性。这使得客户能够最大范围的延续其现有的软件投入、简化未来的系统升级、又极大的节省开发周期。
    
     其他显着的改进还包括具有DDR控制器，能够支持在一条64位专有总线上进行333MHz的数据传输，同时还支持单位纠错和双位错误检测功能(ECC)；还具有64位、133MHz的PCI-X/PCI控制器以及一个8位并行RapidI/O接口。RapidI/O是高性能、点对点的、低引脚数(LPC)、包交换的设备级互连接口，具有高带宽、低延时性能，支持设备间的高性能通信。
    
     PowerQUICC III还具有两个10/100/1000基三速以太网控制器(TSEC)，使其通信功能得到进一步提升。每个TSEC都集成有MAC子层，通过MII、GMII、RGMII、TBI和RTBI与物理层接口直接连接，来支持10/100/1000基以太网。该模块还能够协助进行以太网包处理，而无须主CPU干涉。
    

     在PowerQUICC II基础上的升级
    
     对于正使用PowerQUICC II的用户而言，新的PowerQUICC III处理器显然能提供更高的系统功能和性能。例如在很多PowerQUICC II应用中，CPU性能是由附加的外部PowerPC ISA处理器改进的。PowerQUICC III内部的PowerPC ISA e500处理器内核具有同样的高性能，而不必再采用外部的处理器，因此能简化布板设计、降低系统成本。另外，与两者兼容的CPM允许软件和微代码复用，极大的简化了软件端口任务，允许系统无缝升级以满足不断进化的标准和市场要求。CPM微代码还能让设备供应商能在无须改变硬件或降低需求指标的情况下进行功能修改。这种软件升级能力减少了成本、也加快了下一代系统产品的上市时间。
    
     应用举例
    
     PowerQUICC III通过微代码具有的可扩展性和增加客户定制功能的特性，能够使客户针对不同应用领域开发出差异性产品。这种从PowerQUICC II开始就有的微代码复用功能，已经成为简化和降低升级成本的主要设计考虑。
    
     摩托罗拉PowerQUICC处理器具有的双处理器架构，能简化布板设计，通过在接入设备、3G无线基站、路由器等设备中集成控制面和数据面应用。
    
     扩展多处理器概念
    
     PowerQUICC III 通过采用开放标准的RapidI/O互连接口，能够与外部CPU、周边器件、FPGA/ASIC或总线桥接器进行高速连接。通过RapidI/O把两个PowerQUICC III连接在一起，无须额外增加元器件，就可得到更大数据吞吐量和更高性能的系统(图2)。
    
    
     而且，通过外部 RapidI/O桥接器连接多个PowerQUICC III或其它具有RapidI/O接口的设备，所得到系统的功能更为强大(图３)。这一方式扩展了早期的多处理器技术概念。
    
    
     CO DSLAM应用
    
     PowerQUICC III所支持的众多通信接口使其能够提供各种不同的应用，CPM则能够对ATM、以太网、HDLC和TDM基等不同的协议提供广泛的支持。
    
     在DSLAM应用中，PowerQUICC III为线卡和上行链路提供高效率的解决方案。使得IP轮转(IP Blade)和在DSLAM上运行IP服务器功能成为可能(图４)。
    
    
     PowerQUICC III的微代码还包括供DSLAM应用的多服务平台(MSP)，使得在设备内执行ATM处理来实现诸如多路视频之类的应用成为可能。MSP微代码在每条光缆(FCC)上支持31路物理层信号，多点传送模式下每条光缆最多可支持255个源通道，而每个源通道能够路由到32个远端通道。另外，MSP微代码还支持ATM管制、限速和排队。
    
     由于DSLAM是由ATM发展到IP交换的，网络接口将从SDH转换到千兆以太网，由DSLAM执行路由功能。快速数据转换器(FDS)微代码则允许在ATM网络上运行IP，允许在用户接入层的IP网络，用来自于DSLAM线卡的ATM提供QOS保障。由于PowerQUICC III支持大量不同的接口协议，客户在xDSL线卡上的投资能得到保障，并能把随后的、成本高昂的系统升级费用减到最小。PowerQUICC III还提供两个集成的10/100/1000基以太网控制器，这些控制器支持全双工的千兆以太网，使其与高速背板和将来系统的连接更容易。这将保护现有的系统设计投资能够顺利升级到千兆以太网。
    
     3G移动和无线应用
    
     PowerQUICC III能实现很多３Ｇ无线网络控制器(RNC)所要求的控制器和接口功能。另外还可在单板上集成主要的功能模块，使得为支持以太网、ATM或TDM协议等多种二层协议提供相应的物理层接口应用成为可能。PowerQUICC III还提供网络接口终端，呼叫和控制进程及Modem块进程(图５)。
    
    
     总结
    
     摩托罗拉PowerQUICC III提供的强大的功能、性能和高度可扩展性，必将使其在通信和网络市场得到广泛应用。PowerQUICC III集强大的e500 PowerPC指令集架构内核、高度可扩展性的通信协议支持和高速宽带接口为一体，使其成为下一代有线和无线基站系统应用中不可多得的选择。