Freescale QorIQ

Конечно! Вот подробное описание семейства микропроцессоров Freescale QorIQ, их технические характеристики, парт-номера и информация о совместимых моделях.

Описание Freescale QorIQ

Freescale QorIQ — это высокопроизводительные, многопоточные и многоядерные микропроцессоры, основанные на архитектуре Power Architecture и (начиная с некоторых серий) ARM. Изначально разработанные компанией Freescale Semiconductor, после её приобретения в 2015 году продукция продолжила выпускаться под брендом NXP Semiconductors.

Эти процессоры предназначены в первую очередь для сетевой инфраструктуры, телекоммуникационного оборудования и промышленных применений, где требуются высокая пропускная способность, низкое энергопотребление и надёжность.

Ключевые особенности и применение:

• Архитектура: Изначально Power Architecture (Power ISA), с переходом на ARM (Cortex-A, Cortex-M) в новых сериях.
• Многоядерность: От одного до 24 и более ядер, часто с поддержкой одновременной многопоточности (SMT), например, технология e6500 (2 потока на ядро).
• Высокая интеграция: Включают в себя множество периферийных контроллеров прямо на кристалле (System-on-Chip, SoC): контроллеры памяти (DDR3/4), интерфейсы Ethernet (1G, 10G, 40G), PCI Express, SATA, USB и специализированные блоки для ускорения сетевых задач.
• Ускорители обработки данных: Наличие специализированных сопроцессоров для разгрузки CPU:
  • Data Path Acceleration Architecture (DPAA): Набор блоков для ускорения маршрутизации, классификации и шифрования трафика.
  • Queue Manager (QMan), Buffer Manager (BMan): Для эффективного управления очередями и буферами данных.
  • Crypto Accelerators (SEC): Аппаратное ускорение шифрования и дешифрования.
  • Pattern Matching Engine (PME): Для глубокой проверки пакетов (DPI).
• Основные сферы применения: Маршрутизаторы, коммутаторы, межсетевые экраны, базовые станции (LTE/5G), оборудование для военной и аэрокосмической промышленности, промышленные контроллеры.

Технические характеристики по основным сериям

Семейство QorIQ делится на несколько серий, от маломощных до высокопроизводительных.

1. Серия QorIQ Layerscape

Современные процессоры на архитектуре ARM, пришедшие на смену многим сериям на Power Architecture.

• LX Series (например, LS1020A):

  • Ядра: 2 x ARM Cortex-A7
  • Тактовая частота: До 1.0 ГГц
  • Назначение: Энергоэффективные устройства доступа, коммутаторы управляемого уровня, шлюзы.
  • Ускорители: Упрощенный DPAA1.

• LS Series (например, LS1043A, LS1046A):

  • Ядра: 4 x или 6 x ARM Cortex-A53 (64-bit)
  • Тактовая частота: До 1.8 ГГц
  • Назначение: Устройства среднего класса: маршрутизаторы для ЦОД, SD-WAN, коммутаторы агрегации, сетевые хранилища (NAS).
  • Ускорители: DPAA2, аппаратное ускорение шифрования.

• LX2 Series (например, LX2160A):

  • Ядра: 16 x ARM Cortex-A72 (64-bit)
  • Тактовая частота: До 2.2 ГГц
  • Назначение: Высокопроизводительные маршрутизаторы, коммутаторы ядра сети, оборудование 5G, серверы управления.
  • Ускорители: Полноценный DPAA2, ускорение для виртуализации.

2. Серия QorIQ на Power Architecture (Классические)

• P Series (например, P1020, P2020):

  • Ядра: 1 или 2 x e500 (Power Architecture)
  • Тактовая частота: До 1.2 ГГц
  • Назначение: Промышленные контроллеры, сетевые интерфейсные платы, коммутаторы.
  • Ускорители: Базовые ускорители SEC.

• T Series (например, T1020, T1040, T2080):

  • Ядра: 2 или 4 x e5500 (Power Architecture) с поддержкой SMT (2 потока/ядро).
  • Тактовая частота: До 1.8 ГГц
  • Назначение: Коммутаторы уровня агрегации, маршрутизаторы среднего класса, медиагейты.
  • Ускорители: DPAA1, Crypto.

• QorIQ Advanced Multiprocessing (AMP) Series (например, P5020, P5040):

  • Ядра: До 4 x e5500 (Power Architecture)
  • Тактовая частота: До 2.2 ГГц
  • Назначение: Высокопроизводительные сетевые и телекоммуникационные системы, военные применения.
  • Ускорители: Усовершенствованные DPAA1, Crypto.

Парт-номера (Примеры популярных моделей)

• На архитектуре ARM (Layerscape):

  • LS1012A: 1 x Cortex-A53, ультра-низкое энергопотребление.
  • LS1021A: 2 x Cortex-A7, для шлюзов и промышленных применений.
  • LS1028A: 2 x Cortex-A72 + GPU, для промышленных HMI и коммутаторов.
  • LS1043A: 4 x Cortex-A53, самый популярный для среднего сегмента.
  • LS1046A: 4 x Cortex-A72, более производительная версия LS1043A.
  • LS1088A: 8 x Cortex-A53.
  • LX2160A: 16 x Cortex-A72, флагманская модель.

• На архитектуре Power Architecture:

  • P1010, P1020, P2020: Одно- и двухъядерные, начальный уровень.
  • T1020, T1040, T2080, T4240: Многоядерные с SMT, средняя производительность.
  • P3020, P3041, P4080, P5020, P5040: Высокопроизводительные многоядерные процессоры (AMP серия).

Совместимые модели и экосистема

Понятие "совместимые модели" для процессоров не совсем применимо, как, например, для микросхем памяти. Вместо этого можно говорить о платформах на базе QorIQ и программной совместимости.

1. Оценочные и отладочные платы (Development Boards):

   • NXP LS1046A Freeway Board: Для оценки LS1046A.
   • NXP T2080RDB: Reference Design Board для T2080.
   • NXP LS1028A RDB: Для работы с LS1028A.
   • Эти платы служат эталоном для разработки собственных устройств.

2. Программное обеспечение и ОС:

   • Операционные системы: Процессоры QorIQ поддерживаются широким спектром ОС:
     • Linux: Основная ОС для этих процессоров. NXP предоставляет готовые BSP (Board Support Packages) через проект LSDK (Layerscape Software Development Kit) и SDK от NXP.
     • QNX: Популярная ОСРВ для промышленных и телекоммуникационных применений.
     • VxWorks: ОСРВ от Wind River.
     • Bare-metal и RTOS: FreeRTOS, Micrium µC/OS.
   • Инструменты разработки:
     • Компиляторы: GNU Toolchain (gcc), Keil MDK, IAR Embedded Workbench.
     • Отладчики: Lauterbach, PLS.

3. Совместимость внутри серий:

   • Как правило, процессоры внутри одной серии (например, T1020, T1040, T2080) обладают высокой степенью программной совместимости на уровне периферии и ускорителей (DPAA). Миграция с одной модели на другую в рамках серии требует минимальных изменений в ПО.
   • Миграция между архитектурами (например, с Power Architecture T-series на ARM Layerscape) требует портирования всего программного стека.

Важное примечание

После слияния Freescale с NXP вся документация, поддержка и новые версии чипов выпускаются под брендом NXP. Поэтому для поиска актуальной информации, даташитов и SDK следует обращаться на официальный сайт nxp.com/qoriq.