Freescale P4080NSE7PNC

Отличный выбор! Freescale (ныне NXP) P4080 — это высокопроизводительный многоядерный коммуникационный процессор, который был флагманом линейки QorIQ P4 в свое время. Вот подробное описание, характеристики и информация о совместимости.

Общее описание Freescale P4080

P4080 — это 8-ядерный процессор на архитектуре Power Architecture e500mc, разработанный для сетевой инфраструктуры и телекоммуникационных применений, требующих исключительной производительности и интеграции.

Ключевая идея: Объединить высокую вычислительную мощность с богатым набором коммуникационных интерфейсов и аппаратных ускорителей для обработки сетевого трафика, что позволяет создавать компактные и энергоэффективные системы.

Основные области применения:

• Высокопроизводительные маршрутизаторы и коммутаторы (граница и магистраль сети - Core/Edge)
• Оборудование для обеспечения безопасности (межсетевые экраны, шлюзы IPS/IDS)
• Оборудование для обработки медиатрафика (DPI, SBC)
• Контроллеры беспроводных базовых станций (Wireless RNC)
• Военная и аэрокосмическая техника (благодаря версиям с расширенным температурным диапазоном)

Технические характеристики (для P4080NSE7PNC)

Маркировка P4080NSE7PNC расшифровывается следующим образом:

• P4080: Базовая модель процессора.
• N: Вариант корпуса (обычно обозначает корпус с теплораспределительной крышкой).
• S: Температурный диапазон. S = Расширенный коммерческий диапазон (примерно -40°C до +105°C, Tj). Это ключевой индикатор для промышленных применений.
• E7: Максимальная частота ядра. E7 = 1.5 ГГц.
• P: Вариант упаковки (лоток/трей).
• N: Ревизия кристалла (может указывать на более позднюю, оптимизированную версию).
• C: Уровень квалификации (обычно "Коммерческий", но в сочетании с "S" дает расширенный диапазон).

Ядро и производительность:

• Архитектура: 8 ядер Power Architecture e500mc с технологией SC3900 (каждое ядро может выполнять до двух инструкций за такт).
• Частота: До 1.5 ГГц (для модификации E7).
• Кэш-память: По 32 КБ L1 (инструкции) и 32 КБ L1 (данные) на ядро, 128 КБ L2 на ядро, общий кэш L3 размером 2 МБ.
• Производительность: До ~24,000 MIPS (Dhrystone).

Память:

• Контроллер DDR3/DDR3L: Два 64-битных контроллера с поддержкой ECC.
• Скорость: До 1333 МТ/с (DDR3-1333).
• Максимальный объем: Поддержка DIMM-модулей, суммарно до нескольких десятков ГБ (зависит от реализации платы).

Коммуникационные интерфейсы и ускорители:

• Data Path Acceleration Architecture (DPAA): Набор аппаратных ускорителей, разгружающих ядра:
  • Queue Manager (QMan): Управляет очередями пакетов.
  • Buffer Manager (BMan): Управляет буферами памяти.
  • Security Engine (SEC 4.2): Ускорение шифрования (AES, DES, 3DES, RSA, SHA, Kasumi, Snow 3G) до 20 Гбит/с.
  • Pattern Matching Engine (PME): Ускорение сравнения с образцом (регулярные выражения) для DPI.
  • Decompression/Compression Engine (DCE): Ускорение алгоритмов DEFLATE.
• Высокоскоростные интерфейсы ввода-вывода:
  • Serial RapidIO® 2.1: 4 порта x4 (до 5 Гбод каждый) для межпроцессорного взаимодействия.
  • PCI Express® 2.0: 3 контроллера (два x4, один x2 или x1).
  • SATA 2.0: 2 порта.
  • 10 Gigabit Ethernet: 8 портов (через интерфейсы XAUI/SGMII/RGMII). Поддерживается объединение в каналы.
  • 1 Gigabit Ethernet: Множество портов (через интерфейсы SGMII/RGMII).
  • USB 2.0: 2 контроллера (Host + OTG).

Дополнительно:

• Встроенный 16-битный контроллер двойного шины (DUART), I²C, SPI, GPIO.
• Тактовая частота: Частота системного комплекса (Platform Frequency) до 700 МГц.
• Техпроцесс: 45 нм.
• Потребляемая мощность: Приблизительно 20-30 Вт в зависимости от нагрузки.

Парт-номера и совместимые модели

Важно: Совместимость, особенно на уровне печатной платы (PCB), часто зависит от конкретного шага ревизии (Silicon Revision). Электрическая и тепловая совместимость может быть полной, но для использования новых функций или исправления errata может потребоваться обновление ПО (прошивки, загрузчика).

1. Прямые аналоги и варианты в семействе P4080:

Эти процессоры, как правило, пин-ту-пин совместимы (имеют одинаковое расположение выводов) и различаются частотой, температурным диапазоном или набором функций.

• P4080NSE7PNC (базовый для данного запроса)
• P4080NSE7PNB (предыдущая ревизия или немного иная маркировка)
• P4080NSE7PND
• P4080NSE7PNF
• P4080NSE5PNC (частота 1.2 ГГц вместо 1.5 ГГц)
• P4080NSE8PNC (частота 1.8 ГГц)
• P4080NSE0PNC (частота 800 МГц, для низкого энергопотребления)
• P4080NS (версии без теплораспределительной крышки)

2. Совместимые модели из других семейств (требуют проверки datasheet и PCB):

Эти процессоры относятся к той же платформе QorIQ P4 и имеют схожую архитектуру, но могут отличаться количеством ядер, набором ускорителей или конфигурацией интерфейсов. Не всегда являются прямой заменой "впаял-и-работает"!

• P4040: 4 ядра e500mc (урезанная версия P4080). Часто совместим по выводам, но требует пересборки ПО под 4 ядра.
• P4081: 8 ядер, но с отключенными некоторыми интерфейсами (например, одним из контроллеров PCIe). Часто пин-ту-пин совместим с P4080 и является популярной более дешевой альтернативой.
• P4020: 2 ядра e500mc. Может быть совместим по выводам с P4040/P4081 в некоторых корпусах.
• T4240/T4160/T4080: Следующее поколение (QorIQ T4) на ядрах e6500 с поддержкой AltiVec (SIMD). Имеют более высокую производительность, но НЕ совместимы по выводам и требуют совершенно новой платы.

3. Эквиваленты от NXP (после ребрендинга):

После покупки Freescale компанией NXP, процессоры получили новую маркировку. Прямым наследником P4080 является:

• QorIQ P4080 (официальное название теперь включает префикс QorIQ).

Рекомендация:

1. Для прямой замены ищите парт-номера с одинаковым корневым номером P4080 и обращайте внимание на суффиксы (частота, температура).
2. Для новой разработки рассматривайте более современные и энергоэффективные семейства, такие как QorIQ Layerscape (например, LS104x, LS108x на ARM-архитектуре).
3. Всегда сверяйтесь с официальной документацией:
   • Datasheet (для электрических характеристик и нумерации выводов).
   • Hardware Specifications (для проектирования плат).
   • Silicon Errata (для известных особенностей и errata конкретной ревизии).
   • Reference Manual (для программиста).

Данный процессор до сих пор активно используется в работающем оборудовании, но для новых проектов NXP предлагает более современные и эффективные решения.