Freescale MPC86XX

Конечно, вот подробное описание семейства процессоров Freescale MPC86xx, его технические характеристики, парт-номера и совместимые/альтернативные модели.

Описание семейства Freescale MPC86xx (PowerQUICC III)

MPC86xx — это семейство высокопроизводительных интегрированных процессоров (SoC) от Freescale Semiconductor (ныне часть NXP Semiconductors), принадлежащее к линейке PowerQUICC III. Оно было разработано для телекоммуникационного, сетевого и промышленного оборудования, требующего высокой пропускной способности данных и комплексной интеграции периферии.

Ключевая концепция: Архитектура PowerQUICC III основана на разделении плоскостей данных и управления (Data Plane / Control Plane). Это позволяет эффективно обрабатывать сетевой трафик и выполнять задачи управления одновременно.

Основные компоненты на кристалле:

1. Вычислительное ядро: Одно или два ядра e500 (производные от архитектуры Power Architecture), работающие на частотах от 800 МГц до 1.5 ГГц и выше.
2. Ко-процессор обработки данных (Data Path Acceleration):
   • SEC (Security Engine): Аппаратное ускорение шифрования (AES, DES/3DES, SHA, RSA).
   • PME (Pattern Matching Engine): Ускоритель для глубокой проверки пакетов (DPI).
   • QM (Queue Manager) и BM (Buffer Manager): Оптимизация управления очередями и буферами пакетов.
3. Коммутационная подсистема: Высокоскоростная кроссплатформенная шина (CoreNet Coherent Bus) для связи между ядрами, памятью и периферией.
4. Контроллер памяти: Поддержка высокоскоростной памяти DDR2/DDR3 SDRAM.
5. Богатый набор периферии: Множество интерфейсов для подключения сетевого и коммуникационного оборудования.

Технические характеристики (обобщенные для семейства)

| Параметр | Характеристика | | :--- | :--- | | Архитектура ядра | Power Architecture (Book E), ядро e500 (v1 или v2), 32-битное. | | Количество ядер | Одно (MPC8641D) или два (MPC8641D). | | Тактовая частота | От 800 МГц до 1.5 ГГц (в зависимости от модели). | | Кэш-память | L1: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных на ядро. L2: 1 МБ общий (или раздельный) кэш. | | Контроллер памяти | Встроенный контроллер DDR2/DDR3 SDRAM (до 800 МГц), ECC-поддержка. | | Сетевые интерфейсы | QUICC Engine (для низкоскоростных протоколов: T1/E1, HDLC) и/или TSEC (10/100/1000 Мбит Ethernet). Количество портов варьируется. | | Шины расширения | 32-битная PCI/PCI Express (версия 1.x), Local Bus (для Flash, FPGA). | | Аппаратное ускорение | SEC 3.2/3.3 (шифрование), PME 2.0 (сопоставление с образцом). | | Подсистема ввода-вывода | Высокоскоростные последовательные интерфейсы (SATA, SGMII, SerDes). | | Техпроцесс | 90 нм или 45 нм (для более поздних версий). | | Потребляемая мощность | Зависит от модели и частоты, обычно в диапазоне 10-25 Вт. | | Корпус | Сложные BGA-корпуса (например, 1023-контактный). |

Парт-номера (Part Numbers) моделей MPC86xx

Семейство делится на несколько серий. Вот ключевые модели:

1. MPC8641 / MPC8641D

• Базовая модель: Одно (8641) или два (8641D) ядра e500 v2.
• Частота: До 1.5 ГГц.
• Память: DDR2.
• Примеры PN: MPC8641DVT1500N, MPC8641DVJ1000N (где цифры обозначают частоту, а суффиксы - корпус и температурный диапазон).

2. MPC8572 / MPC8572E

• Одна из самых популярных моделей. Два ядра e500 v2.
• Ключевая особенность: Наличие QUICC Engine (отдельный RISC-процессор для обработки телекоммуникационных протоколов) в дополнение к TSEC.
• Примеры PN: MPC8572ECVTAUNN, MPC8572EVJAUNN.

3. MPC8548 / MPC8548E

• Отличие от 8572: Одно ядро (8548) или два (8548E). Часто используется в маршрутизаторах и коммутаторах.
• Примеры PN: MPC8548ECVTAQGD, MPC8548EVTAQFD.

4. MPC8568 / MPC8568E / MPC8569

• Специализированные модели для беспроводной инфраструктуры (RNC, Base Station).
• Ключевая особенность: Усиленная поддержка интерфейсов для подключения DSP (через RapidIO) и мощный QUICC Engine.
• Примеры PN: MPC8568ECVTAUNN, MPC8569EVTAUNN.

Общий формат парт-номера: MPC{Номер модели}{Модификатор}{Частота}{Корпус}{Темп.диапазон}.

Совместимые и альтернативные модели

Внутри семейства Freescale/NXP (прямая или функциональная совместимость):

1. Внутри PowerQUICC III:

   • MPC8540/MPC8560 — более ранние модели с ядром e500 v1.
   • MPC8544/MPC8545 — аналоги MPC8548 с измененным набором периферии (например, без PCI Express).
   • MPC8533/MPC8536 — более поздние и экономичные версии с одним/двумя ядрами, часто используются как преемники для некоторых применений.

2. Эволюционные семейства (альтернативы для новых разработок):

   • QorIQ P1/P2 Series (например, P1020, P2020): Прямые наследники MPC85xx на ядре e500v2, более современный техпроцесс (45 нм), улучшенная периферия. Часто являются drop-in replacement (полным аналогом по выводам) для некоторых MPC85xx.
   • QorIQ T1/T2/T4 Series (например, T1040, T2080, T4240): Многоядерные процессоры следующего поколения на ядрах e5500, e6500 (64-битные), с намного более высокой производительностью и энергоэффективностью. Не являются совместимыми по выводам, требуют переработки платы.

Совместимость от других производителей (функциональные аналоги):

• Intel (ранее Wind River): Процессоры серии IXP (например, IXP2855) — также имели разделение на плоскости данных/управления, но на архитектуре XScale (ARM). Конкурировали на рынке сетевых процессоров.
• Cavium (ныне Marvell): Процессоры серии OCTEON на архитектуре MIPS. Мощные многоядерные сетевые процессоры, конкурировали с QorIQ T-Series.
• Broadcom (ныне Avago): Семейство XLP/XLR (MIPS) и более поздние StrataGX (ARM) — решения для коммутации и маршрутизации.
• Texas Instruments: Процессоры серии KeyStone на ядрах ARM + DSP, ориентированы на инфраструктуру беспроводной связи.

Важное примечание: Прямой pin-to-pin совместимости между процессорами Freescale/NXP и продуктами других производителей не существует. Речь идет о функциональной совместимости на уровне применения (сетевой шлюз, маршрутизатор, контроллер базовой станции). Переход требует полного перепроектирования аппаратной платформы и адаптации программного обеспечения.

Области применения:

• Маршрутизаторы и коммутаторы уровня доступа/агрегации.
• Мультисервисные шлюзы (MSE).
• Контроллеры базовых станций (RNC, BSC).
• Оборудование для военной и аэрокосмической промышленности (в стойких вариантах).
• Промышленные системы управления и телекоммуникационные платы (AdvancedMC, ATCA).