Freescale NI-400S

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для Freescale (NXP) NI-400S.

Общее описание

Freescale NI-400S — это не отдельный компонент, а семейство высокопроизводительных систем на кристалле (SoC) для сетевых и телекоммуникационных применений. Эти процессоры, также известные под маркетинговым названием QorIQ Advanced Multiprocessing Series, принадлежат к платформе QorIQ P4.

Ключевая особенность NI-400S — это масштабируемая и модульная архитектура CoreNet с поддержкой когерентности кэша между несколькими вычислительными ядрами. Они предназначены для устройств, требующих высокой пропускной способности данных и сложной обработки пакетов: маршрутизаторы корпоративного и сервис-провайдерского класса, коммутаторы L2/L3, оборудование для обеспечения безопасности (брандмауэры, системы предотвращения вторжений), медиагейты и оборудование для беспроводных базовых станций (WLAN, LTE).

Ключевые технические характеристики

Характеристики варьируются в зависимости от конкретной модели внутри семейства, но общая архитектура включает:

1. Вычислительные ядра:

   • Одно или несколько двухпоточных (SMT2) ядер Power Architecture e500mc.
   • Частота: от 1.2 ГГц до 1.8 ГГц (в зависимости от модели).
   • Поддержка виртуализации (зависит от модели).

2. Иерархия памяти и кэш:

   • Кэш L1: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных на ядро.
   • Кэш L2: до 2 МБ (разделяемый или приватный, зависит от модели).
   • Встроенный контроллер памяти DDR3/DDR3L SDRAM с поддержкой ECC.
   • Интерконнект CoreNet Coherency Fabric для высокоскоростного обмена данными между ядрами и периферией.

3. Сетевая и коммутационная подсистема:

   • Интегрированный многоуровневый коммутатор (Switch Fabric) с очень высокой пропускной способностью (порядка сотен Гбит/с).
   • Поддержка Data Path Acceleration Architecture (DPAA) — набор hardware-ускорителей для разгрузки CPU:
     • Queue Manager (QMan): управление очередями пакетов.
     • Buffer Manager (BMan): управление буферами памяти.
     • Security Engine (SEC): ускорение шифрования (AES, DES, 3DES, SHA, RSA).
     • Pattern Matching Engine (PME): ускорение сравнения с шаблонами (RegEx).
     • Packet Parsing, Classification, and Distribution (FMan): аппаратный парсинг и классификация трафика.

4. Периферийные интерфейсы:

   • Высокоскоростные интерфейсы Serial RapidIO® 2.0 (для межчипового соединения).
   • Несколько интерфейсов PCI Express 2.0 (до 8 линий).
   • Интерфейсы SATA 2.0 (для подключения накопителей).
   • USB 2.0.
   • Enhanced Local Bus Controller (для загрузки, флеш-памяти).
   • Множество контроллеров Ethernet (1 Гбит/с и 10 Гбит/с) с поддержкой IEEE 1588.

5. Техпроцесс и корпус: 45 нм, корпус типа FC-PBGA (Flip-Chip Plastic Ball Grid Array) с большим количеством выводов (например, 1295).

Парт-номера (Part Numbers) моделей семейства NI-400S

Семейство состоит из нескольких конкретных моделей с разной конфигурацией ядер и периферии. Основные парт-номера:

• P4080: Флагманская модель. 8 ядер e500mc (16 потоков), 2 МБ L2 кэша, 4x10GbE + 8x1GbE, 3xPCIe, 4xSRIO.
• P4040: Аналогичен P4080, но с 4 ядрами e500mc (8 потоков).
• P4081: Оптимизированная версия P4080 (частота, набор периферии).
• P4041: Оптимизированная версия P4040.
• P4020: Модель среднего уровня. 2 ядра e500mc (4 потока), 512 КБ L2 кэша, 3xSGMII, 2xPCIe, 1xSRIO.
• P2020: Более простая модель. 2 ядра e500mc (без SMT2, т.е. 2 потока), частота до 1.2 ГГц, упрощенная система ускорителей.

Важно: Для каждой модели существует несколько суффиксов, указывающих на:

• Частоту (например, P4080E SVN 8B1A, P4080E SE 8B1A — разные частоты).
• Температурный диапазон (коммерческий/индустриальный/расширенный).
• Вариант корпуса.
• Степень качества (стандартная, automotive и т.д.).

Полный парт-номер всегда следует уточнять в официальных документах (Data Sheet) для конкретных требований по частоте и температуре.

Совместимые и альтернативные модели / Платформы

1. Внутри семейства Freescale/NXP QorIQ:

• Предшественники: Процессоры семейств MPC85xx (например, MPC8548, MPC8572) на ядрах e500.
• Младшие/более простые модели в серии P4: P1010, P1020, P1021, P1011, P1013 (1-2 ядра, менее мощные ускорители).
• Последующие поколения (преемники):
  • QorIQ T-Series (T2080, T4240) — на ядрах 64-битных Power Architecture e6500.
  • QorIQ LS-Series (LS1020A, LS1043A, LS1046A) — на ядрах 64-битных ARM Cortex-A53/A72. Это современная и активно развиваемая линейка, пришедшая на смену Power Architecture для многих сетевых применений.

2. Совместимые по функциональности (конкурирующие/альтернативные) платформы:

• Intel: Процессоры семейств Xeon D, Atom C3000 (Denverton) для сетевых и коммуникационных систем.
• Cavium (ныне Marvell): Процессоры на ядрах MIPS и ARM, например, семейство Octeon.
• Broadcom: SoC серии StrataGX (на ядрах ARM Cortex-A) для коммутаторов и маршрутизаторов.
• AMD: Встраиваемые решения на базе Ryzen Embedded.

3. Совместимость на уровне оборудования (Hardware): Проекты, разработанные на одной модели семейства NI-400S (например, P4080), часто могут быть портированы на другую модель того же семейства (например, P4040 или P4020) с учетом различий в количестве ядер, периферии и необходимости переразводки платы. Также возможен переход на более новые платформы QorIQ T-Series или LS-Series, но он требует значительных изменений в ПО из-за смены архитектуры ядра (Power -> ARM) и обновления SDK.

Вывод

Freescale (NXP) NI-400S (QorIQ P4) — это семейство высокоинтегрированных и мощных сетевых процессоров своего времени, ориентированных на сложные задачи обработки трафика. Их ключевыми преимуществами были высокая степень аппаратного ускорения (DPAA) и масштабируемость. При выборе аналога или замены сегодня в первую очередь следует рассматривать более новые процессоры NXP QorIQ LS-Series на архитектуре ARM.