飛思卡爾QorIQ LS1多核系列 輕松駕馭物聯(lián)網(wǎng)

　　數(shù)以億計(jì)的智能連接組成的物聯(lián)網(wǎng)遍布社會(huì)各個(gè)方面，無(wú)論從事哪一行，只有搭上物聯(lián)網(wǎng)的順風(fēng)車(chē)，才能在物聯(lián)網(wǎng)真正崛起的時(shí)候有所建樹(shù)。根據(jù)最近《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》的信息部門(mén)發(fā)布的一份報(bào)告，對(duì)來(lái)自世界各地19個(gè)不同行業(yè)的779名資深商界領(lǐng)袖進(jìn)行了調(diào)查，報(bào)告指出約有75%的公司在探索或已經(jīng)使用了與物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的產(chǎn)品或服務(wù)。

　　如今，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代悄悄來(lái)臨，開(kāi)始走進(jìn)我們的生活，其在消費(fèi)電子、工業(yè)、能源、交通和醫(yī)療健康等領(lǐng)域真正落地生根，這背后是無(wú)數(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的技術(shù)的創(chuàng)新和成熟應(yīng)用。在集成電路領(lǐng)域，特別是與物聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān)的通信處理器領(lǐng)域，創(chuàng)新從未停止，飛思卡爾半導(dǎo)體(Freescale)全新QorIQ LS1多核系列處理器就是一個(gè)很好的例子，其旨在支持廣泛的功耗敏感型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，包括物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、工業(yè)自動(dòng)化和控制設(shè)備等。

　　多技術(shù)融合

　　QorIQ LS1系列是一個(gè)靈活的集成產(chǎn)品，基于軟件感知架構(gòu)Layerscape，將特定應(yīng)用IP和SoC設(shè)計(jì)與ARM技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的節(jié)能和智能融入全球數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。全新QorIQ LS1系列處理器擁有兩個(gè)可靠性經(jīng)優(yōu)化的ARM Cortex-A7內(nèi)核。Cortex-A7處理器是ARM目前開(kāi)發(fā)的最有效的應(yīng)用處理器，其體系結(jié)構(gòu)和功能集與Cortex-A15處理器完全相同，不同之處在于，Cortex-A7處理器的微體系結(jié)構(gòu)側(cè)重于提供最佳能效，因此能提供超低功耗。高效的內(nèi)核通常用于智能手機(jī)等電池應(yīng)用，其檢錯(cuò)和糾錯(cuò)技術(shù)已得到增強(qiáng)。飛思卡爾的芯片分析表明，雙核Cortex-A7在1 GHz時(shí)，整個(gè)SoC的典型功率低于3 W(LS1022A處理器的功耗通常小于2 W)，其性能達(dá)到Coremark 6000分。除了出色的功效外，QorIQ LS1系列處理器在低于3 W的功率范圍中達(dá)到了前所未有的集成水平，從而在市場(chǎng)上獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

　　LS1系列結(jié)合優(yōu)化的外設(shè)，特別適合無(wú)風(fēng)扇的嵌入式應(yīng)用，其對(duì)所有SRAM進(jìn)行ECC保護(hù)以實(shí)現(xiàn)最大的可靠性，支持DDR3L及DDR4內(nèi)存，并具有虛擬化支持和QUICC引擎技術(shù)，帶集成PHY的SATA3與USB 3.0，所有這些全部封裝到一個(gè)19 mm×19 mm的小型SoC中。需要強(qiáng)調(diào)的是，LS1系列集成了LCD控制器和工業(yè)接口，這對(duì)于新的多協(xié)議工業(yè)平臺(tái)是極具吸引力的選擇。QorIQ LS1020A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　與核無(wú)關(guān)的軟件感知架構(gòu)

　　在各個(gè)領(lǐng)域的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最繁瑣和費(fèi)時(shí)的不是硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)而是軟件設(shè)計(jì)，往往要花70%的資源和時(shí)間在軟件上。實(shí)現(xiàn)代碼效率和開(kāi)發(fā)效率之間的平衡，性能與靈活性、易用性之間的平衡，成為嵌入式處理器供應(yīng)商之間爭(zhēng)相競(jìng)逐的領(lǐng)域，這正是軟件感知架構(gòu)Layerscape至關(guān)重要的原因所在。Layerscape是一個(gè)以軟件和編程能力為主的方法，也是一個(gè)與核無(wú)關(guān)的架構(gòu)，既可以用Power Architecture也可以用ARM。它可以幫助工程師通過(guò)性能優(yōu)化的代碼和軟件，充分利用和輕松挖掘架構(gòu)能力，其也被譽(yù)為下一代QorIQ平臺(tái)的基礎(chǔ)。

　　Layerscape的架構(gòu)如圖2所示，其采用邏輯方式被劃分為通用式處理層(GPPL)、加速包處理層(APPL)和快遞包I/O層(EPIL)3個(gè)層次。其中，通用式處理層包括任意類(lèi)型的處理器(同時(shí)支持Power Architecture或ARM內(nèi)核);加速包處理層包含包處理單元，如硬件加速器、可編程引擎或者兩者的組合;快遞包I/O層提供支持L2+交換功能的所有網(wǎng)絡(luò)接口之間真正具有決定性的線速性能，并且包含芯片的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接口，如Gb以太網(wǎng)，Interlaken、RapidIO和PCI Express等。Layerscape架構(gòu)能將開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)最為重要和最具價(jià)值的方面保留下來(lái)：即獨(dú)具特色的軟件。這不僅可以降低研發(fā)投資成本，還能加速上市時(shí)間，并具有很好的靈活性。

　　引腳和軟件兼容的LS1系列定位于必須要安全、智能和高效運(yùn)行而不犧牲性能的應(yīng)用，包括3款產(chǎn)品：(1)高度集成的QorIQ LS1020A處理器，是企業(yè)和消費(fèi)者無(wú)風(fēng)扇網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的理想選擇，如企業(yè)接入點(diǎn)、多協(xié)議物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和安全設(shè)備。(2)QorIQ LS1021A處理器，加上集成的顯示控制器和工業(yè)接口，用于工廠/樓宇自動(dòng)化、M2M、印刷和國(guó)防/航空航天應(yīng)用。(3)成本優(yōu)化的QorIQ LS1022A處理器，為性能高度可靠、功耗最敏感的工業(yè)應(yīng)用提供非常高效的功率包絡(luò)。

　　當(dāng)前處理器正向多核芯片設(shè)計(jì)發(fā)展(包含同構(gòu)和異構(gòu))，以獲得性能最大化，并且讓功耗最小化，此外還要讓軟件開(kāi)發(fā)變得高效、可維護(hù)、靈巧、快速和相對(duì)簡(jiǎn)潔。飛思卡爾QorIQ LS1多核系列處理器滿足以上所有要求，它正在等著你的駕馭。