Freescale P4080PSE1MZA

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

Краткое описание

Freescale P4080 — это 8-ядерный (или, точнее, 8-поточный) процессор на архитектуре Power Architecture e500mc, созданный для задач, требующих исключительной производительности в обработке сетевого трафика, телекоммуникаций, военной/аэрокосмической и промышленной автоматизации. Его ключевая особенность — сочетание высоких тактовых частот с аппаратным ускорением для сетевых и криптографических операций.

Модель P4080PSE1MZA указывает на конкретный вариант исполнения:

• P4080 — базовая модель.
• P — вариант корпуса (обычно означает улучшенный температурный диапазон или специфичные настройки).
• S — обозначение скорости (в данном случае 1.5 ГГц).
• E1 — ревизия ядра/чипа.
• MZA — тип корпуса (29x29 мм, 1295-контактный FC-PBGA, без свинца).

Технические характеристики

1. Ядро и производительность:

• Архитектура: Power Architecture e500mc (32-битная)
• Количество ядер/потоков: 8 виртуальных ядер (физически 4 двухпоточных ядра, поддерживающих одновременную многопоточность SMT-2). Для ОС и приложений видно как 8 независимых процессоров.
• Тактовая частота: До 1.5 ГГц (для версии PSE1MZA).
• Производительность: До 24 000 MIPS (Dhrystone).
• Кэш-память:
  • L1: 32 КБ инструкций + 32 КБ данных на ядро.
  • L2: 128 КБ на ядро (с выделенной шиной к L3).
  • L3: 2 МБ общая кэш-память, доступная для всех ядер.

2. Ускорители и периферия:

• Сетевые ускорители:
  • Data Path Acceleration Architecture (DPAA): Включает в себя:
    • Queue Manager (QMan) для управления очередями пакетов.
    • Buffer Manager (BMan) для управления буферами.
    • Security Engine (SEC 4.0): Аппаратное ускорение шифрования (AES, DES, 3DES, RSA, ECC, SHA, Kasumi, SNOW) с пропускной способностью до 10 Гбит/с.
    • Pattern Matching Engine (PME): Для глубокой проверки пакетов (DPI) и регулярных выражений (RegEx).
• Контроллеры памяти:
  • Три 64-битных контроллера DDR3 SDRAM с поддержкой ECC.
  • Общая пропускная способность до 38.4 ГБ/с.

3. Коммуникационные интерфейсы и ввод-вывод:

• Высокоскоростные интерфейсы:
  • Serial RapidIO® 2.1: До 4 портов x4 (5 Гбод/с на линию).
  • PCI Express® 2.0: До 3 контроллеров (x4, x4, x8 или два x8).
  • 10 Gigabit Ethernet: До 2 контроллеров XAUI (10GbE).
  • 1 Gigabit Ethernet: До 8 контроллеров SGMII/SerDes (1GbE).
• Прочая периферия: USB 2.0, два контроллера I²C, четыре UART, SPI, GPIO, контроллеры DMA, таймеры.

4. Техпроцесс и энергопотребление:

• Техпроцесс: 45 нм.
• Типичное энергопотребление: ~30 Вт (зависит от нагрузки и частоты).
• Температурный диапазон: Промышленный (как правило, от -40°C до +105°C для версии с суффиксом "P").

Парт-номера (Part Numbers) и варианты

Линейка P4080 имела несколько вариантов, отличающихся частотой, температурным диапазоном и корпусом. Основные суффиксы:

• По частоте:
  • N — 1.2 ГГц
  • S — 1.5 ГГц (ваш вариант)
  • T — 1.8 ГГц (максимальная)
• По температуре:
  • Стандартный коммерческий диапазон (0°C to 105°C Tj).
  • P — Расширенный промышленный/температурный диапазон (-40°C to 105°C Tj).
• По корпусу:
  • MZA — 29x29 мм, 1295-контактный FC-PBGA.

Примеры других парт-номеров:

• P4080NS1MZA — 1.2 ГГц, промышленный.
• P4080NT1MZA — 1.8 ГГц, промышленный.
• P4080SE1MZA — 1.5 ГГц, коммерческий (без "P").

Совместимые и альтернативные модели

1. Прямые аналоги и варианты в семействе QorIQ P4:

• P4040: Почти идентичен P4080, но имеет только 4 виртуальных ядра (2 двухпоточных физических ядра) и немного урезанную периферию (например, один контроллер 10GbE). Пин-совместим в большинстве корпусов, что упрощает миграцию.
• P4081: Отличается поддержкой интерфейса 10GBASE-KR (для backplane Ethernet) вместо одного из портов PCIe. В остальном очень близок.
• P4020: Более простая версия с 2 двухпоточными ядрами (4 виртуальных), без контроллеров 10GbE.

2. Совместимые модели для замены (важно проверять даташит и ревизию!):

• Замена обычно возможна в пределах того же парт-номера (P4080PSE1MZA) или на вариант с другой частотой (например, P4080PT1MZA, если плата рассчитана на более высокое TDP).
• Критически важно: При замене необходимо учитывать ревизию silicon (E1, E2 и т.д.). Более новые ревизии могут иметь исправления errata, что может потребовать обновления ПО (прошивки, загрузчика). Обратная совместимость по выводам обычно сохраняется.

3. Последующие поколения (архитектурное развитие):

• QorIQ T серия (T2080, T4240): Переход на архитектуру 64-битных ядер e6500 (также Power) с поддержкой AltiVec (SIMD). Имеют более высокую производительность на ядро и улучшенные возможности виртуализации. Не являются прямыми заменами, требуют переразводки платы.
• QorIQ Layerscape серия (LS1043, LS1046, LS2088): Полный переход на архитектуру ARM Cortex-A (32/64-бит). Предлагают лучшее соотношение производительность/ватт и обширную экосистему ПО. Это следующее эволюционное звено после Power Architecture.

Области применения

• Маршрутизаторы и коммутаторы высокого класса.
• Устройства защиты (межсетевые экраны, IPS/IDS, шлюзы VPN).
• Оборудование для беспроводных базовых станций (LTE, 4G).
• Военные и аэрокосмические компьютеры.
• Промышленные контроллеры и системы управления.

Примечание: Поскольку процессор снят с производства, при поиске аналогов или замены на новые проекты рекомендуется рассматривать более современные семейства NXP (бывшая Freescale) QorIQ Layerscape на ARM.