嵌入式系统架构:RISC家族之PowerPC
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PowerPC是一种RISC多发射体系结构。二十世纪九十年代,IBM(国际商用机器公司)、Apple(苹果公司)和Motorola(摩托罗拉)公司开发PowerPC芯片成功,并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。第一代 PowerPC采用0.6微米的生产工艺,晶体管的集成度达到单芯片300万个。Motorola公司将PowerPC内核设计到SOC芯片之中,形成了Power QUICC(Quad Integrated Communications Controller), Power QUICC II和Power QUICC III家族的数十种型号的嵌入式通信处理器。
Motorola的基于PowerPC体系结构的嵌入式处理器芯片有MPC505、821、850、860、8240、8245、8260、 8560等近几十种产品,其中MPC860是Power QUICC系列的典型产品,MPC8260是Power QUICC II系列的典型产品,MPC8560是Power QUICC III系列的典型产品。
Power QUICC系列微处理器一般有三个功能模块组成,嵌入式PowerPC核(EMPCC), 系统接口单元(SIU)以及通信处理器(CPM)模块,这三个模块内部总线都是32位。除此之外Power QUICC中还集成了一个32位的RISC内核。Power PC核主要执行高层代码,而RISC则处理实际通信的低层通信功能,两个处理器内核通过高达8K字节的内部双口RAM相互配合,共同完成MPC854强大的通行控制和处理功能。CPM以RISC控制器为核心构成,除包括一个RISC控制器外,还包括七个串行DMA(SDMA)通道、两个串行通信控制器(SCC)、一个通用串行总线通道(USB)、两个串行管理控制器(SMC)、一个I2C接口和一个串行外围电路(SPI),可以通过灵活的编程方式实现对Ethemet、USB、T1/E1,ATM等的支持以及对UART, HDLC等多种通信协议的支持。
Power QUICCII 完全可以看作是Power QUICC的第二代,在灵活性、扩展能力、集成度等方面提供了更高的性能。Power QUICC 11同样由嵌入式的PowerPC核和通信处理模块CPM两部分集成而来。这种双处理器器的结构由于CPM承接了嵌入式Power PC核的外围接口任务,所以较传统结构更加省电。CPM交替支持三个快速串行通信控制器(FCC),二个多通道控制器(MCC),四个串行通信控制器(SCC),二个串行管理控制器(SMC),一个串行外围接口电路(SPI)和一个12C接口。嵌入式的Power PC核和通信处理模块(CPM)的融和,以及Power QUICCII的其他功能、性能缩短了技术人员在网络和通信产品方面的开发周期。
同Power QUICCII相比,Power QUICCIII集成度更高、功能更强大、具有更好的性能提升机制。Power QUICCIII中的CPM较Power QUICCII产品200MHz的CPM的运行速度提升了66%,达到333MHz,同时保持了与早期产品的向后兼容性。这使得客户能够最大范围的延续其现有的软件投入、简化未来的系统升级、又极大的节省开发周期。Power QUICCIII通过微代码具有的可扩展性和增加客户定制功能的特性,能够使客户针对不同应用领域开发出各具特色的产品。这种从Power QUICC II开始就有的微代码复用功能,已经成为简化和降低升级成本的主要设计考虑。
PowerPC一般应用在服务器或运算能力强大的专用计算机上,以及游戏机上。