Freescale Semiconductor stellt den QorIQ Multicore-Prozessor P4080 vor – einen supermodernen Kommunikationsprozessor mit acht Rechenkernen, der bei Embedded-Multicore-Produkten neue Maßstäbe in punkto Rechenleistung, Energieeffizienz und Programmierbarkeit setzen soll.
Der Multicore-Prozessor P4080, das Flaggschiff der neuen QorIQ-Produktlinie von Freescale, wird in einer 45-nm Prozesstechnologie gefertigt. Auf dem Chip integriert finden sich erweiterte Power Architecture(TM) Technology basierteKerne, eine dreistufige Cache-Hierarchie, innovative CoreNet(TM) -Strukturen sowie Hardware zur Datenpfad-Beschleunigung – und der Baustein kommt mit weniger als 30W Leistung aus.
„Unser neuer QorIQ P4080-Prozessor kommt der Forderung entgegen, die Rechenleistung dramatisch nach oben zu schrauben, ohne die Komplexität für den Entwickler zu erhöhen,“ erklärte Lynelle McKay, Senior Vice President und General Manager der ‚Networking and Multimedia Group‘ im Hause Freescale. „Wir haben die Probleme der Multicore-Bausteine der ersten Generation analysiert – mit dem P4080 als Resultat. Wir bieten Bahn brechende Technologien an und arbeiten eng mit unseren Partnern zusammenarbeiten, um sicherzustellen, dass unsere Kunden alle Vorteile ausschöpfen können, die unsere Architektur zu bieten hat.“
Der QorIQ P4080 kann Control-Plane, Data-Plane und Prozessoraufgaben auf Applikationsebene gleichzeitig bewältigen. Er eignet sich ideal für Applikationen wie Switches, Enterprise- und Service Provider-Router, Access- und Mediengateways, Base-Station-Controller, RNCs (Radio Network Controller), sowie für den universellen Einsatz in Computersystemen für Netzwerktechnik, Telekommunikation, Industrie, Wehrtechnik und Luftfahrt.
Architekturelle Schlüsselfaktoren zur Superleistung
Das P4080 SoC verfügt über acht supermoderne Power Architecture® e500mc-Kerne, die für eine Maximalfrequenz von 1,5 GHz ausgelegt sind. Jeder Kern hat seinen eigenen dedizierten 128KB L2 Backside-Cache und kann auf zwei 2MB gemeinsamen Frontside L3-Cache zugreifen. Die acht Kerne können symmetrisch in SMP- (Symmetric MultiProcessing), oder völlig asymmetrisch in AMP-Konfiguration (Asymmetric MultiProcessing) arbeiten, sie können aber auch in verschiedenen Abhängigkeitskombinationen in SMP- und AMP-Gruppen unterteilt werden.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, verschiedene Betriebssysteme (OS) oder auch gar kein Betriebssystem auf den Kernen laufen zu lassen. Der Anwender verfügt so über ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Partitionierung von Control Path, Data Path und Applikationsaufgaben.
Die Gesamtleistung wird noch durch eine Datapath Acceleration Architecture (DPAA) gesteigert, die einen hohen Netzwerkdurchsatz bei geringer Softwarekomplexität gewährleistet. Die Beschleunigerarchitektur arbeitet nahtlos mit den Rechenkernen zusammen, um Packet Routing, Sicherheits-, QoS-Funktionen und Deep Packet Inspection zu bewältigen – die Rechenkerne werden entlastet und können sich auf höherwertige Aufgaben und die Applikationsverarbeitung konzentrieren. Auch die CoreNet-Struktur trägt zu einer Leistungssteigerung bei. Sie eliminiert Buskonflikte, Engpässe und Latenzprobleme im Zusammenhang mit gemeinsam genutzten Bus- bzw. Speicherarchitekturen, wie sie in anderen Multicore-Konzepten an der Tagesordnung sind.
Der QorIQ P4080 verfügt über eine eindrucksvolle Liste an Hochgeschwindigkeits-I/Os, darunter zwei 10-Gbit/s Ethernet (XAUI) Controller, acht 1-Gbit/s Ethernet (SGMII) Controller, drei PCI Express v2.0 Controller/Ports, die für bis zu 5GHz ausgelegt sind, sowie zwei serielle RapidIO® 1.2 Controller/Ports für bis zu 3,125GHz.
Entwicklungsaspekte für Embedded-Multicore-Projekte
Um die Applikationsentwicklung zu beschleunigen und optimale Einblicke in den Multicore-Baustein zu ermöglichen, hat sich Freescale mit der auf Simulationssoftware spezialisierten Firma Virtutech zusammengetan, um eine bisher einmalige Hybridsimulationsumgebung zu realisieren. In dieser Umgebung wird das Simics(TM) Fast-Functional Modell von Virtutech mit einem detaillierten Leistungsprofilmodell des QorIQ P4080-Prozessors kombiniert. Noch bevor das erste Silizium verfügbar ist, können Entwickler auf eine Umgebung zurückgreifen, in der alles deterministisch abläuft, alles begutachtet und alles kontrolliert werden kann – und das ganz ohne echte Hardware. Mit Hilfe des Hybridmodells können Entwickler Kerne und Code partitionieren und verschiedene Szenarien durchspielen. Sie können Betriebssysteme einbinden und hochfahren, aber auch Software entwickeln, debuggen und testen.
Darüber hinaus hat Freescale den QorIQ P4080 mit speziellen Funktionen ausgerüstet, die ein komfortables Debuggen ermöglichen – aber nicht ohne die entsprechenden Supportpartner einzubinden. Denn nur so lässt sich sicherstellen, dass es auch Tools gibt, die diese Funktionen nutzen können. Zu diesen Funktionen gehören ein Aurora-basierter High-Speed Trace, Nexus Trace, Integrated Instruction Trace, Watchpoint Trigger, Cross-Event Trigger, Performance Monitoring und andere von der Power ISA definierte Debugfunktionen. Die Funktionen ermöglichen ein dynamisches Debuggen – eine unverzichtbare Voraussetzung für einen optimalen Einblick in komplexe Interaktionen, die zwischen auf verschiedenen Kernen laufenden Tasks auftreten können.
Daneben läutet der QorIQ P4080 mit einem integrierten Hypervisor eine neue Ära in punkto Hardwarepartitionierung ein. Mit dessen Hilfe können die Systementwickler sicherstellen, dass auf einer CPU laufende Software nur die Ressourcen (Speicher, Peripherie usw.) nutzt, die explizit dafür freigegeben sind. Mit dem integrierten Hypervisor vereinfacht sich die Entwicklung, da die physikalischen Eigenschaften der Rechnerressourcen nicht transparent werden. Er trägt zum sicheren und autarken Betrieb mehrerer verschiedener Betriebssysteme bei, indem er ihnen erlaubt, Systemressourcen gemeinsam zu nutzen – auch Prozessorkerne, Speicher und andere auf dem Chip integrierte Funktionen. Der Hypervisor enthält darüber hinaus eine Peripheral Access Management Unit, die für die Adressumsetzung sorgt und die Zugriffssteuerung für alle Busmaster im System koordiniert.
Die QorIQ Kommunikationsplattformen
Die QorIQ Kommunikationsplattformen von Freescale sind die Nachfolgegeneration der bewährten PowerQUICC® Kommunikationsprozessoren. Die QorIQ Plattformen von Freescale basieren auf leistungsstarken Kernen basierend auf Power Architecture-Technologie. Sie läuten eine neue Ära der Innovation auf dem Gebiet der Netzwerktechnik ein – überall dort, wo Zuverlässigkeit, Sicherheit und Quality of Service für jede Verbindung eine Rolle spielen. Die Freescale QorIQ Plattformen und Roadmap umfassen insgesamt fünf Plattformen (P1, P2, P3, P4 und P5), die Single-, Dual- und Mehrkernlösungen beinhalten. Kunden verfügen über eine Vielfalt an Lösungen, gleich ob sie heute schon auf Multi-Core-Architekturen umsteigen oder sich einen intelligenten Migrationspfad für die Zukunft offen halten möchten. Weitere Informationen zu den QorIQ Plattformen erhalten Sie unter www.freescale.com/multicore.
Verfügbarkeit
Ein Hybridsimulationsmodell des QorIQ(TM) P4080-Bausteins ist bereits jetzt über Virtutech erhältlich. Der QorIQ(TM) P4080-Prozessor soll Mitte 2009 bemustert werden.
