PowerQUICC

PowerQUICC est un nom générique pour plusieurs microcontrôleurs de la société Freescale dans le cadre de l'architecture Power. Ils sont conçus autour d'un ou plusieurs processeurs cores PowerPC et du QUICC Engine, un processeur RISC spécialisé dans les tâches d'entrées/sorties, de communications, d'ATM, de sécurité d'applications, networking et USB. De nombreux composants sont des designs system on a chip taillés sur mesure pour les applications embarquées.

Les produits PowerQUICC sont utilisés dans les réseaux, l'informatique industrielle et grand public, l'impression et le stockage. Freescale utilise des processeurs PowerQUICC dans sa plateforme pour l'informatique embarquée mobileGT. D'autre part, Freescale produit aussi des microcontrôleurs QUICC basés sur la technologie précédente 68k.

On peut distinguer essentiellement quatre types de processeurs, selon la puissance de calcul délivrée.

PowerQUICC I

La famille MPC8xx était la première des processeurs PowerPC embarqués chez Motorola. Elle était conçue pour les réseaux et les appareils system on chip. Le processeur central est une implémentation spécifique de la spécification PowerPC.

Le processeur possède un cœur avec quatre étage dans le pipeline, une unité de branchement et un MMU, et est cadencé jusqu'à 133 MHz. Le MPC821 fut introduit en 1995, de même que le MPC860, avec un QUICC complet. Une version dowwngradée, avec des caches et des ports IO réduit fut présentée en 1997.

Le module processeur de communications dans QUICC (CPM, pour "communication processor module"), décharge le CPU des tâches réseau, d'où le nom de PowerQUICC. L'ensemble des processeurs de la famille changent par la présence sur le chip de USB, ports série, PCMCIA, AIM, contrôleurs éthernet, mais aussi par la quantité de cache L1 présente, celle-ci variant entre 1 KiB (kibibyte : 1 kibibyte = 2¹⁰ bytes = 1, 024 bytes) et 16 KiB.

MPC8xx – L'ensemble des processeurs PowerQUICC partagent un même schéma de nommage.

• MPC821 – Premier processeur PowerPC embarqué, avec un CPM intégré, pas de FPU, cadencé jusqu'à 50 MHz.
• MPC860 - Premier PowerPC disposant d'une implémentation complète du QUICC engine, cadencé jusqu'à 80 MHz.
• MPC850 - Downgraded MPC860 avec USB et éthernet intégré. Cadencé jusqu'à 50 MHz.

PowerQUICC II

PowerQUICC II fut introduit en 1998 et c'est un descendant direct du PowerPC 603e. Le processeur core porte aussi le nom de 603e ou G2. Les processeurs ont toujours 16/16 KiB en instruction/données et L1 cache, et ils sont cadencés jusqu'à 450 MHz. Ces processeurs de communication sont utilisés dans les dispositifs VoIP, dans les commutateurs téléphoniques dans les stations pour cellulaires, et dans les DSLAMs. Cette famille de processeurs PowerQUICC II est devenue obsolète, car on leur préfère la ligne de produits PowerQUICC II Pro. Il n'y a pas de projet de développement futur.

MPC82xx – L'ensemble des processeurs PowerQUICC II partagent ce schéma de nommage.

PowerQUICC II Pro

Introduit en 2004, ce processeur est basé sur un core e300 qui est lui-même un core PowerPC 603e avec 32/32 KiB d'instruction/data L1 caches. Le PowerQUICC II Pro est utilisé pour des tâches spécialisées réseau, dans des routeurs, des commutateurs réseau, des DSLAMs. Il est cadencé jusqu'à 677 MHz, et inclut des technologies embarquées diverses : USB, PCI, Ethernet mais aussi des composants de sécurité. Cette famille dispose en plus d'un nouveau moteur de réseau QUICC Engine qui remplace le CPM de la famille d'origine (PowerQUICC I et PowerQUICC II) pour ce genre d'opérations.

MPC83xx – L'ensemble des processeurs PowerQUICC II Pro reçoivent le même schéma de nommage. Un suffixe "E" veut dire que le processeur un module d'encryption cablé. Les modèles dont le nom est en 834x n'ont pas de processeur quicc, ceux avec un nom en 836x en ont un.

• MPC8343E - utilisé dans la carte réseau "Killer NIC".
• MPC8347E
• MPC8349E - utilisé dans le clone Amiga construit par ACK Systems : [1].
• MPC8358E
• MPC8360E

PowerQUICC III

Les processeurs PowerQUICC III sont basés sur un core en architecture 32 bits Power ISA v. 2.03 nommé PowerPC e500, introduit en 2003. Il possède une pipeline en dual à 7 étages, et il intègre une unité de calcul flottant double précision (FPU) à 32/32 KiB données/cache L1, un module pour du éthernet en gigabit multiple, du PCI et PCIe, RapidIO, des contrôleurs de mémoire DDR/DDR2, des accélérateurs pour les modules de sécurité.

Les fréquences d'horloge s'échelonnent entre 533 MHz et 1.5 GHz. Ces processeurs visent les cibles suivantes : réseau en entreprise, applications télécoms, stockage haute capacité, impression et traitement d'image. Certains des processeurs de cette série utilisent un module CPM plus ancien pour la décharge des fonctions réseau, d'autres utilisent le nouveau QUICC Engine (le même que celui de la série PowerQUICC II Pro), alors que certains ne possèdent aucun des deux. Le département marketing de Freescale n'hésite pas néanmoins à présenter l'ensemble des produits de la série 85xx sous le label "PowerQUICC III".

MPC85xx – L'ensemble des produits de la série PowerQUICC III partagent un schéma de nommage semblable. Un suffixe "E" veut dire que le processeur possède un module cablé d'encryption.

• MPC8540 – Le premier processeur équipé du bus ultra-rapide RapidIO. Il inclut deux contrôleurs éthernet Gigabit. Parfait pour des routeurs. Fréquences allant de 600 MHz à 1 GHz.
• MPC8548/47/43/41 (E) - Une famille de produits incluant PCI Express et RapidIO, autour d'un core unique e500. Les numéros de série inférieurs correspondent à des modules ou fonctionnalités réduites.
• MPC8544 - Identique au 8548, mais fabriqué dans un procédé 90 nm pour les économies énergétiques. Possède quelques autres différences.
• MPC8560 - Identique au 8540, cette série fut le premier processeur PQ III. Inclut un CPM autour d'un core e500.
• MPC8568/68E/67/67E - Utilise le QUICC engine au lieu d'un CPM, le 8567 a un ensemble réduit de périphériques.
• MPC8572E – Utilise des paires de cores e500 cores avec des fréquences allant jusqu'à 1.5 GHz. Pour les applications haut niveau en réseau, les pare-feu, modules antivirus (par exemple chez Kaspersky Lab).
• MPC8574 et MPC8578 – Processeurs 4 et 8 cores pour les stations 3G et WiMAX. Fabriqué en 45 mm selon le procédé SOI en 2008. Voir [2].

Futur

PowerQUICC entre en fin de vie et va laisser la place à la plateforme compatible logicielle QorIQ qui intègrera entièrement des processeurs PowerPC e500 en mono ou multi-core, et jusqu'à 32 cores. Freescale va continuer le développement et la maintenance des dispositifs PowerQUICC, mais va aussi favoriser la transition vers QorIQ.

Bibliographie

• Freescale's Power Architecture portfolio
• Freescale Power Architecture White paper - "From Somerset to SoC"

Annexes

Liens externes

• Freescale's PowerQUICC site

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