太速科技 -VPX 標(biāo)準(zhǔn)
新型 VPX(VITA 46)標(biāo)準(zhǔn)是自從VME引入后的25年來,對于VME總線架構(gòu)的最重大也是最重要的改進(jìn)。它將增加背板帶寬,集成更多的I/O,擴(kuò)展了格式布局。
目前,VME64x已經(jīng)不能滿足國防和航空領(lǐng)域越來越高的性能要求和更為惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。許多應(yīng)用,例如雷達(dá),聲納,視頻圖像處理,智能信號處理等,由于受到VME64x傳輸帶寬的限制,系統(tǒng)性能無法進(jìn)一步提高。急需要一種新體制的總線,替代現(xiàn)有的VME64x總線,以提高系統(tǒng)傳輸帶寬。
VITA 46基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)由VITA46.0(基礎(chǔ)協(xié)議)和VITA46.1(VME連接)描述,也稱為VPX,并成功地于2006年一月引入。這是一個里程碑,因?yàn)槲覀兛梢源_信VITA46標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)出來了。下一步是完成最終文檔,并且提交ANSI(美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織)得到正式ANSI批準(zhǔn)。
VPX總線是VME技術(shù)的自然進(jìn)化,它采用高速串行總線替代并行總線是其的最主要變化。VPX采用RapidIO和Advanced Switching Interconnect等現(xiàn)代的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行交換結(jié)構(gòu),來支持更高的背板帶寬。這些高速串行交換可以提供每個差分對兒250MBytes/sec的數(shù)據(jù)傳輸率。如果4個信道最高1 GBytes/sec的理論速率。VPX的核心交換提供32個查分對兒,組成4個4信道端口,每個信道都是雙向的(一發(fā)送差分對兒,一接收差分兒)。VPX模塊的理論合計(jì)帶寬為8 GB/sec。
當(dāng)今基于VME總線雷達(dá)系統(tǒng)陣列中的每個系統(tǒng)處理器,都必須等待輪到該處理器獲得總先后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣不僅僅使處理器終止了對當(dāng)前數(shù)據(jù)塊的處理,同時還終止了處理器對輸入數(shù)據(jù)的處理。
交換結(jié)構(gòu)使所有數(shù)據(jù)流暢通無阻,來解決這一問題,這樣減小了處理延遲和輸入數(shù)據(jù)流的中斷。
StarFabric是一個串行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),他利用現(xiàn)有的VME-64背板鏈接嵌入式多處理器?墒,VME64X接口的物理特性限制限制了它將來的發(fā)展。在VITA46開發(fā)以前,雷達(dá)系統(tǒng)開始面臨主卡的性能的制約。VME主卡其中兩個最嚴(yán)重的限制是每個插槽上通過信號針的數(shù)據(jù)量限制,以及嚴(yán)重的功率浪費(fèi)。VITA46通過采用高速連接器和支持先進(jìn)的交換結(jié)構(gòu),著重解決了這兩個問題。
由于采集的數(shù)據(jù)頻率越高,圖像效果越好。隨著雷達(dá)數(shù)據(jù)管道變得越來越大,VPX將成為解決這些新需求的新技術(shù)。
VPX采用了由Tyco公司開發(fā)出了模塊化的VPX RT2連接器,該連接器內(nèi)含可控阻抗,低插入損耗,在最高6.25 Gbaud下,串?dāng)_小于3%。Tyco公司生產(chǎn)的獨(dú)特的新7排RT2連接器,與級聯(lián)塊兒和鍵一起,實(shí)現(xiàn)VITA 46模塊和背板設(shè)計(jì)。VITA 46選擇RT2連接器的目的是為了解決以下問題:
8226; 連接器必須可以發(fā)送信號至少5 Gbits/sec
8226; 連接器必須提供充足的I/O,適應(yīng)現(xiàn)代主卡上日益增加的功能。
8226; 連接器的尺寸必須能夠滿足VME標(biāo)準(zhǔn)長度,以便可以安裝PMC模塊,能夠保證0.8英寸的板間距。
8226; 連接器系統(tǒng)必須足夠牢固,這樣在軍事/航空系統(tǒng)的惡劣環(huán)境中才能應(yīng)用。
VITA 46模塊插入和拔出力量與VME64X模塊相近。這是因?yàn)殡m然VITA46擁有更多的接觸點(diǎn),但是Tyco公司的MultiGig RT2連接器使得每個接觸點(diǎn)壓力降低而又能保證充分的接觸。以上結(jié)論都是建立在連接器機(jī)械結(jié)構(gòu)評估和測試基礎(chǔ)上得來的。
VITA 46 工作組對最終交付使用的VPX連接器,為VPX模塊標(biāo)準(zhǔn)做了大量的測試認(rèn)證。這些測試再現(xiàn)了一些最苛刻的環(huán)境測試,執(zhí)行了板級標(biāo)準(zhǔn)。
主要環(huán)境參數(shù)測試包括如下:
8226; 振動及顫動
8226; 溫度
8226; 適度
8226; 沙塵
8226; 耐久
8226; 靜電保護(hù)
VPX擁有著更多的I/O能力,其數(shù)量幾乎是64X類型卡的兩倍。所有的I/O針都有千兆傳輸能力,最高到6.25 Gig/Sec。并且有輔助的VITA 48標(biāo)準(zhǔn)選擇,使得每個插槽可以插更高功率的板子。與傳統(tǒng)的VME技術(shù)比VPX的針腳數(shù)要多,一般的6U VPX模塊可以提供:
總共707個非電源電觸電
總共464個信號:
64個信號,用于核心交換的32個高速差分對
104個信號,用于實(shí)現(xiàn)VME64的
268個通用用戶I/O,其中包括128個高速差分對兒。
28個信號,用于作系統(tǒng)信號(重啟,JTAG,尋址等),其余未使用。
VPX提供最高32個網(wǎng)絡(luò)交換針,這些針的作用:
8226; 得到更多的吞吐量
8226; 提升性能
8226; 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
8226; 減少插槽數(shù)
8226; 無需交換插槽
8226; 節(jié)省空間和降低重量
VPX改進(jìn)了電源供電。5V最高可達(dá)115W,12V最高可達(dá)384W,48V最高可達(dá)768W。
如此大功率的電源,允許板子集成更多的功能?蛇x的更高的電壓輸入,可以減少背板的電流,降低重量和降低電子兼容問題產(chǎn)生。
新串行交換結(jié)構(gòu)技術(shù)使得軍用和航空嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到更高的性能,同時減少系統(tǒng)成本和重量。如今有多種高性能交換結(jié)構(gòu)技術(shù)可供選擇。這其中的三個——Gigabit Ethernet (GbE), Serial RapidIO (SRIO), and PCI Express (PCIe)尤其突出,優(yōu)點(diǎn)最多。GbE是基于IP數(shù)據(jù)通信的標(biāo)準(zhǔn),無論是平臺間網(wǎng)絡(luò)還是在同一個背板中的子系統(tǒng)。SRIO是DSP應(yīng)用中高密度多處理簇互聯(lián)的最好方式。第三種,PCIe事實(shí)上已經(jīng)是,核心處理器到外圍設(shè)備高帶寬數(shù)據(jù)流傳輸應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。圖1展示了嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念。
因?yàn)椴豢赡苡幸环N網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)可以滿足國防和航空嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域中所有的需求,所以Curtiss-Wright公司提出了分層(hierarchy)解決方案——使用GbE作為平臺間網(wǎng)絡(luò)互聯(lián),并且使用SRIO和PCIe作為底板總線交換網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。使用這種方式,國防和航空系統(tǒng)集成商可以在他們系統(tǒng)中應(yīng)用交換結(jié)構(gòu)技術(shù)。
GbE,SRIO以及PCIe各有優(yōu)勢,如果將這些交換結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起應(yīng)用于嵌入式軍用系統(tǒng)中,將形成功一種新的能強(qiáng)大的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過應(yīng)用,主要的芯片,板子大量真實(shí)評估,以及主板整體設(shè)計(jì),一種被稱為VPX新的高性能底板問世。無論客戶應(yīng)用采用分布的、集中的,還是混合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這種存在多種網(wǎng)絡(luò)交換的計(jì)算平臺,允許用戶選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)來滿足系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)。
GbE可以應(yīng)用于松散耦合系統(tǒng)的鏈接,SRIO, PCIe,或兩個結(jié)合使用適合于處理器,外圍設(shè)備以及板卡之間的緊密耦合通信簇。用戶可以使用1/10GbE交換網(wǎng)絡(luò)建立Intra-Platform Network(IPN)來有效的傳輸IPv4/v6信息包,用戶可以使用標(biāo)準(zhǔn)的電纜連接不同的系統(tǒng),或者通過標(biāo)準(zhǔn)底板進(jìn)行板子與處理器間傳輸(參看圖1)。SRIO更適用于組建網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)字信號處理器應(yīng)用,PCIe更適用于核心處理器到外圍設(shè)備的高帶寬數(shù)據(jù)傳輸。
2.1 高性能網(wǎng)絡(luò) 1/10 Gbe 交換
以太網(wǎng)是目前最普遍的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)通信的起始和重點(diǎn)都有以太網(wǎng)連接。這種商業(yè)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用正在影響軍用市場,找到某種方式將網(wǎng)絡(luò)中心引入加固國防應(yīng)用市場。
Network Centric Warfare (NCW)學(xué)說的實(shí)現(xiàn)推動了高帶寬、高可靠的IP網(wǎng)絡(luò)的戰(zhàn)場通信的發(fā)展。隨著國防部對利用現(xiàn)有資源無縫連接到全球網(wǎng)絡(luò)的迫切需求,1-GbE網(wǎng)絡(luò)交換已經(jīng)成為鏈接機(jī)箱和鏈接板子,組建今天高帶寬IP平臺網(wǎng)絡(luò)的首選。
將來的技術(shù)轉(zhuǎn)向1/10Gbe網(wǎng)絡(luò)是很自然的事情,它是一種高速網(wǎng)絡(luò)的解決方案,足可以滿足日益增長的苛刻應(yīng)用需求。為了滿足有效地在平臺資源間傳輸音頻,視頻,控制及管理數(shù)據(jù)的需求,支持IPv4/v6的1/10 Gbe提供了統(tǒng)一的方法來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)傳輸。
通過簡單的在原來系統(tǒng)上增加交換機(jī)或PMC交換卡,在VME64x機(jī)箱里組建星型或雙-星型網(wǎng)絡(luò)來升級原有系統(tǒng)。采用VPX背板的新系統(tǒng)不僅可以允許1 GBE接口,還可以允許10 GBE接口通過背板路由,這樣很容易增加網(wǎng)絡(luò)帶寬。
對于高性能網(wǎng)絡(luò),VPX系統(tǒng)采用類似于VME64X系統(tǒng)的集中交換結(jié)構(gòu),(例如一個VPX交換/路由卡或者一個X/PMC交換卡)通過GbE連接機(jī)箱中的板子,機(jī)箱可以采用銅或者光介質(zhì)鏈接,組建分布式或集中式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(參看圖2)
。
雖然有很多現(xiàn)行的GbE標(biāo)準(zhǔn),其中的最流行的幾個標(biāo)準(zhǔn)和特性包括:
1000BaseT,一般用于銅介質(zhì)背板進(jìn)行板間或處理器間通信。1000BaseSX(1 Gb/s)一般用于光介質(zhì)傳輸。XAUI一般用于堆;蛘咦鳛閿(shù)據(jù)干路的10 GbE交換卡。
每個GbE接口是10 Mb/s, 100 Mb/s,和1 Gb/s自適應(yīng), 或者通過鏈接代理得到多種速率,提供高性能連接。
以太網(wǎng)未來的標(biāo)準(zhǔn)將會發(fā)展到背板上支持802.3ap (一個信道的1000Base,四個信道的10GBaseKX4以及一個信道的10GBaseKR)。
新一代1/10 GbE交換芯片將很快投入市場,每個口運(yùn)行速度可以在1,2.5,5,和10 Gb/s。
優(yōu)化的1和10 GbE NIC芯片即將投入市場,它可以通過遠(yuǎn)程直接內(nèi)存訪問(RDMA)和TCP卸載引擎(TOE)消除網(wǎng)絡(luò)瓶頸(舉例來說:一個10 GbE RDMA/TOE NIC芯片可以達(dá)到800-MBytes/s,并且占用最小的處理器周期進(jìn)行大的數(shù)據(jù)傳輸)
由于采用RDMA和TOE技術(shù)減輕了1/10 GbE終端節(jié)點(diǎn)的瓶頸和TCP/IP協(xié)議握手所花費(fèi)的處理器額外負(fù)載,使得GbE還可以應(yīng)用到低延遲,高吞吐量和確定操作的嵌入式高性能聚合應(yīng)用中。
在商業(yè)領(lǐng)域中,1 GbE 和10 GbE 能否迅速的應(yīng)用到大多數(shù)主要的軍用平臺的決定因素,是降低成本提高性能。
SRIO, 高速串行交換結(jié)構(gòu)技術(shù),正在多處理器信號處理應(yīng)用例如雷達(dá),聲納,自動目標(biāo)識別以及信號智能等高性能數(shù)據(jù)傳輸扮演越來越重要的角色。SRIO綜合了許多的重要特性,使它比PCI Express和以太網(wǎng)更適合組建大量的處理器間通信的大型多處理器系統(tǒng)。采用傳統(tǒng)的StarFabric或者Race++連接技術(shù)構(gòu)造系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn),他們的下一代產(chǎn)品如果使用基于SRIO產(chǎn)品開發(fā)會很容易成功。SRIO特性包括:
每組包括一個發(fā)差分兒送及一個接收差分兒(稱為一個信道)1.25,2.5,或者3.125 Gb/s信號速率,每個信道單方向最高可以到312.5 Mbytes/s
每個SRIO口可以有一個或者四個信道, 每個口單方向最高的理論數(shù)據(jù)速度為1.25Gbytes/s
8B/10B編碼以,端對端封包CRC校驗(yàn)
四級優(yōu)先權(quán)
采用消息和門鈴方式進(jìn)行有效的處理器間通信。用于高可靠應(yīng)用的冗余路由。
SRIO在建立多處理器系統(tǒng)時,與同類產(chǎn)品相比較有很多不同。SRIO為點(diǎn)對點(diǎn)通信設(shè)計(jì),支持尋址模型,支持消息傳輸?shù)确绞酱_保高效、快速的數(shù)據(jù)傳輸。串行RapidIO系統(tǒng)可以構(gòu)造任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這對構(gòu)建變化多端的數(shù)據(jù)流DSP系統(tǒng)是非常重要的。
最近軍事及航空信號處理市場最重要的變化是VPX模塊格式的引入。VPX格式協(xié)議(包含VITA 46及附件VPXREDI/ VITA 48)利用現(xiàn)代高速串行接口的性能,建立了一個新的COST標(biāo)準(zhǔn)。VSO組織標(biāo)準(zhǔn)定義了VME-以及cPCI-兼容的3U-和6U-尺寸模型,使用當(dāng)今高速串行網(wǎng)絡(luò)比如說SRIO的信號速度的現(xiàn)代背板連接器。VPX標(biāo)準(zhǔn)基于“核心網(wǎng)絡(luò)”連接器的概念,充當(dāng)板間通信媒介,也就是我們常說的“交換串行背板”。在VPX中,核心網(wǎng)絡(luò)包含4個四信道 SRIO口。在SRIO 3.125 Gb/s的信號速率時,VPX板可以訪問5 Gbytes/s發(fā)送和5 Gbytes/s接收,總共10 Gbytes/s的通信帶寬。當(dāng)前,幾個領(lǐng)先的嵌入式廠商包括Curtiss-Wright已經(jīng)發(fā)布基于SRIO連接的VPX產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)的6U格式,參看圖3
PCIe接口普遍應(yīng)用于商用桌面電腦,筆記本及服務(wù)器中。在大量PC應(yīng)用中,PCIe的普及有助于降低PCIe交換芯片和PCIe外圍設(shè)備的成本。尤其最近,PCIe開始移植到先進(jìn)的單板計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號處理器模塊中,部署于軍用及航空應(yīng)用設(shè)計(jì)中。由于在PC市場的普及,使得低成本成為優(yōu)勢,技術(shù)上說,PCIe確實(shí)是一種先進(jìn)的連接技術(shù)。它的主要特性包括:
點(diǎn)對點(diǎn)通信:每個鏈接(點(diǎn)對點(diǎn)連接)可由1,2,4,8,16,或者32信道組成。
每個lane由一個傳輸和一個接收對兒組成,發(fā)信為2.5Gband,理論上數(shù)據(jù)速率為每信道每方向250Mbytes/s,或8信道總合數(shù)據(jù)速率為4 Gbytes/s。
每個數(shù)據(jù)位采用8B/10B編碼和每個信息包端對端CRC提供充分的錯誤校驗(yàn)。
它的信息包承認(rèn)協(xié)議,在錯誤時自動重發(fā),提供端對端可靠數(shù)據(jù)傳輸不需要軟件控制。
數(shù)據(jù)流劃分優(yōu)先次序
它的物理層強(qiáng)制位不規(guī)則性來降低EMI(消除長序列1或者0,目的是消除長電平,強(qiáng)制方波)
它的電信號層采用了pre-emphasis/de-emphasis來優(yōu)化信號完整性,允許低印刷電路和接頭原料成本
商業(yè)PC市場出現(xiàn)了基于PCIe的各種各樣的板子,這些基于PCIe的模塊的標(biāo)準(zhǔn)包括:
標(biāo)準(zhǔn)桌面PC的PCI Express卡
ExpressCard模塊將替代現(xiàn)今的PCMCIA。
PICMG 3.4 (PCIe on AdvancedTCA)
PICMG EXP.0 (CompactPCI Express)
PICMG AMC.1 (PCIe on Advanced Mezzanine Card)
EPIC Express標(biāo)準(zhǔn),來自PC/104 Consortium
由VITA標(biāo)準(zhǔn)組織(VSO)定義的,廣泛應(yīng)用于嵌入式軍事/航空領(lǐng)域中,基于PCIe的模塊標(biāo)準(zhǔn),以前發(fā)布了幾個版本。包括先前提及的VPX和VITA 42。VITA 42(也稱為VMC“交換Mezzanine卡”)是廣泛應(yīng)用在VME和CompactPCI PMC格式的擴(kuò)展。VITA42通過在模塊上增加兩個高速接頭,擴(kuò)展了最初的PMC協(xié)議,VITA42.3補(bǔ)充協(xié)議定義了PCIe到新的XMC接頭的映射。這樣,兼容VITA42.3-主卡和mezzanine卡可以通過PCIe進(jìn)行多個gigabyte/s交換數(shù)據(jù),VITA42 可以應(yīng)用于諸如高解析度圖像引擎和G sample/秒模擬的數(shù)據(jù)采集模塊等高級應(yīng)用。
新的VPX模塊標(biāo)準(zhǔn)同樣采用了PCIe。圖4是代表性的VPX模塊,圖解了Tyco Multigig RT2背板接頭和兩個VITA XMC插槽。
如今國防和航空系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們在選擇他們下一代DSP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時有著很多的選擇。DSP和通用處理器市場充斥著各種構(gòu)架的處理器,包括MIPs, X86, ARM和Power構(gòu)架等產(chǎn)品,他們擁有不同的性能、功率和價(jià)格。在眾多選擇中,Power構(gòu)架成為了能滿足軍用航空系統(tǒng)需求的少數(shù)處理器之一。為什么這個90年代初才引入的構(gòu)架能一直牢牢把握這個特殊市場呢?他未來還能一直領(lǐng)導(dǎo)這個市場嗎?Power構(gòu)架的演變過程瞄準(zhǔn)嵌入式應(yīng)用,一直保持低功率、高性能的特點(diǎn)。該構(gòu)架還將繼續(xù)演變,以適應(yīng)未來更復(fù)雜的應(yīng)用。
最初的PowerPC構(gòu)架是由蘋果,IBM和摩托羅拉公司共同研制的,他針對IBM公司的RISC(Power)構(gòu)架處理器進(jìn)行了優(yōu)化和增強(qiáng)。雖然最早的PowerPC構(gòu)架針對桌面系統(tǒng),但是他優(yōu)化了指令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(ISAs),使其適用不同的應(yīng)用。Book E是其ISA指令集之一,他是針對嵌入式市場設(shè)計(jì)的指令集。他只包括一條Book,性能和功耗在嵌入式應(yīng)用市場是同樣的重要,該指令集很好的平衡了這兩者,使處理器能夠應(yīng)用到A&D系統(tǒng)。從那時起,向量處理和電源管理的創(chuàng)新使得PowerPC構(gòu)架又演化成Power構(gòu)架,嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠平衡性能和功率因素。
AltVec單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)指令集是重要改進(jìn)之一,并最終使其演化成Power構(gòu)架。這個擴(kuò)展功能于1999年引入,AltVec作為MPC74xx處理器的一部分,蘋果公司的G4 Macintosh系列電腦采用了這款處理器。這個革命也為DSP世界帶來了突破,用戶除了專用DSP芯片有更多的選擇,因?yàn)锳ltVec技術(shù)使得處理器內(nèi)核進(jìn)行向量處理。許多軍事應(yīng)用要求支持浮點(diǎn)運(yùn)算,AltiVec技術(shù)可以提供,因?yàn)楦浑娫此惚榷c(diǎn)運(yùn)算效率更高,但一般需要額外的硬件。軍事和航空應(yīng)用不像一般的電子應(yīng)用對成本非常敏感,這些應(yīng)用對執(zhí)行效率和支持浮點(diǎn)運(yùn)算提出更高的要求。有趣的是直到Power.Org官方將AltiVec寫進(jìn)ISA2.0.3發(fā)布版本,在這之前他從來就沒有作為PowerPC構(gòu)架的一部分。
表一
今天,對于很多航空和國防DSP應(yīng)用,AltVec技術(shù)都是一種標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法。他支持多種實(shí)時操作系統(tǒng)。專用DSP芯片由于不支持標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)時操作系統(tǒng),采用專用DSP芯片比Power構(gòu)架技術(shù)編程更加困難。Power構(gòu)架允許系統(tǒng)集成師利用大量的第三方供應(yīng)商提供的高級的工具。
Power構(gòu)架另外一個重要的優(yōu)點(diǎn)是低功耗。隨著需求的增長,要求在VME和VPX系統(tǒng)中有限空間內(nèi)部署更多的處理器,Power構(gòu)架技術(shù)開發(fā)商開始在一個芯片內(nèi)集成更多的處理器內(nèi)核。例如Freescalse的 MPC8641D雙核處理器就是這樣的處理器。雙核處理器可以釋放出雙倍的性能,但與兩個單核處理器比較卻降低了電源消耗。將更多的功能集成到一個芯片,板子上芯片數(shù)量降低從而提高了可靠性和性能。這也節(jié)約了板子空間,要知道班子空間對軍事和航空設(shè)計(jì)師是非常重要的。另外,這樣可以解決更高級的系統(tǒng)功率,因?yàn)閱蝹芯片更強(qiáng)大,集成更多的功能。
Power構(gòu)架技術(shù)在不斷的演化,滿足SwaP(空間,重量和功率)日益增長的需求,適應(yīng)雷達(dá)和信號處理等應(yīng)用。我們可以發(fā)現(xiàn)Power構(gòu)架技術(shù)關(guān)鍵的改進(jìn)在于包含多個內(nèi)存控制器。這些內(nèi)置的內(nèi)存控制器,降低了傳輸延遲,增加內(nèi)存總線的帶寬,從而提高了系統(tǒng)的速度。這在大量消耗DRAM開款的DSP系統(tǒng)中非常重要,因?yàn)檫@樣的系統(tǒng)總是頻繁的從DRAM中讀數(shù)據(jù),處理大量的輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)高性能內(nèi)核等待從內(nèi)存讀取輸入數(shù)據(jù)時是不工作的,此時沒有處理數(shù)據(jù)的能力。例如,Curtiss-Wright公司的CHAMP-AV4 VME DSP引擎使用Power構(gòu)架技術(shù)的MPC7448處理器。采用Marvell Discovery III內(nèi)存橋片,驅(qū)動125MHz DDR內(nèi)存接口,峰值2GB/s。最新的CHAMP-AV6 VPX DSP引擎使用DDR2內(nèi)存,以兩倍速度運(yùn)行,并且擁有兩個bank(Discovery III一個),這樣內(nèi)存速度提高了4倍。
隨著應(yīng)用需求的不斷變化,圖像處理系統(tǒng)需要龐大的、可升級的多處理器系統(tǒng)。Power構(gòu)架技術(shù)與x86構(gòu)架處理器比較最大的優(yōu)點(diǎn)在于內(nèi)置支持Serial RapidIO互聯(lián)技術(shù)。Serial RapidIO互聯(lián)不像GbE和PCIe互聯(lián),他可以組建仲裁拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。Serial RapidIO使用終端和交換模式,是一種真正的點(diǎn)到點(diǎn)多處理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。終端是處理器自己,他通過鏈接一個或多個Serial RapidIO交換器與其他終端通信。這些終端和交換器共同構(gòu)成Serial RapidIO網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)。
Serial RapidIO不像其他互聯(lián)技術(shù),他不要求使用專門的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這是非常靈活的,能夠組建很大的系統(tǒng),最多可達(dá)65536個節(jié)點(diǎn),這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出絕大多數(shù)COST系統(tǒng)需求。在多處理器應(yīng)用中,理想的假定是系統(tǒng)中的處理器高速、平等的彼此互聯(lián),沒有一個處理器具有特殊屬性,不像PCI/PCI Express系統(tǒng),有一個處理器作為根節(jié)點(diǎn)。MPC8641D的Serial RapidIO接口和支持Serial RapidIO的交換芯片,使得板子設(shè)計(jì)師采用新VPX(VITA46)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮帶寬優(yōu)勢。