如何區分CPU 淺談寬帶路由器處理芯片

寬(kuan)(kuan)帶路(lu)由(you)器的性能和(he)檔次高低(di)的標志，主(zhu)要由(you)處理(li)器、內存和(he)緩(huan)存來決定，寬(kuan)(kuan)帶路(lu)由(you)器的處理(li)器同電腦主(zhu)板、CPU等產品一樣，是寬(kuan)(kuan)帶路(lu)由(you)器最核心的器件。

隨著寬(kuan)(kuan)帶(dai)網絡的(de)逐步普及(ji)，寬(kuan)(kuan)帶(dai)路由器已經(jing)得到越來越廣泛的(de)應用。寬(kuan)(kuan)帶(dai)和(he)(he)窄帶(dai)比起來，最主(zhu)要就是個“快”字，所(suo)以大家在選購寬(kuan)(kuan)帶(dai)路由器時，非常關心其性能怎么樣。寬(kuan)(kuan)帶(dai)路由器的(de)性能和(he)(he)檔次高低的(de)標志，主(zhu)要由處(chu)理(li)器、內存(cun)和(he)(he)緩存(cun)來決定。

寬帶路(lu)由(you)器(qi)(qi)的(de)處(chu)(chu)理器(qi)(qi)同(tong)電腦主板(ban)、CPU等產品(pin)一樣，是(shi)寬帶路(lu)由(you)器(qi)(qi)最核心(xin)的(de)器(qi)(qi)件(jian)。處(chu)(chu)理器(qi)(qi)的(de)好(hao)壞直接影(ying)響寬帶路(lu)由(you)器(qi)(qi)的(de)性能(neng)(neng)(neng)，處(chu)(chu)理能(neng)(neng)(neng)力差的(de)處(chu)(chu)理器(qi)(qi)，寬帶路(lu)由(you)器(qi)(qi)性能(neng)(neng)(neng)好(hao)不了，因此，在這里著(zhu)重(zhong)分析一下寬帶路(lu)由(you)器(qi)(qi)所用處(chu)(chu)理器(qi)(qi)的(de)芯片(pian)。

一、認識寬帶路由器的處理器

處理器(qi)不分檔次高低(di)，都是寬帶路由器(qi)的(de)(de)心(xin)臟。 一(yi)般來說，處理器(qi)主頻在100M或以(yi)下的(de)(de)屬于(yu)較低(di)主頻，100M-200M屬于(yu)中(zhong)等主頻，200M以(yi)上的(de)(de)屬于(yu)較高主頻。

通常在(zai)中低(di)端寬(kuan)帶(dai)路(lu)由器中，處理器負責交換路(lu)由信息(xi)、路(lu)由表(biao)查找(zhao)以(yi)及轉(zhuan)發數據包，處理器的能力直(zhi)接影(ying)響路(lu)由器的吞吐量(liang)(路(lu)由表(biao)查找(zhao)時間)和路(lu)由計(ji)算能力(影(ying)響網絡(luo)路(lu)由收(shou)斂(lian)時間)。

在(zai)高(gao)端寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)中，通(tong)常包(bao)轉(zhuan)發(fa)和查表(biao)由(you)(you)ASIC芯片完成，處理(li)器(qi)只實現路(lu)由(you)(you)協(xie)議、計算路(lu)由(you)(you)以及分發(fa)路(lu)由(you)(you)表(biao)。由(you)(you)于技(ji)術的(de)發(fa)展，寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)的(de)處理(li)器(qi)采用(yong)的(de)內核(he)種類很多。

二、寬帶路由器的處理器芯片

處(chu)理(li)器(qi)(qi)一般采用x86、ARM7、ARM9、MIPS、Intel Xscale等。80186、ARM7內核處(chu)理(li)器(qi)(qi)是第一代寬帶路由(you)器(qi)(qi)的典型配置，性能(neng)低，這樣的寬帶路由(you)器(qi)(qi)只適合(he)普通家(jia)庭用戶，主流廠(chang)商均(jun)已不(bu)再使(shi)用。

ARM9和MIPS內(nei)核處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)是(shi)目(mu)前寬帶路由器(qi)(qi)(qi)主(zhu)流配置，常見的(de)ARM9分(fen)普通型(xing)(xing)的(de)920T/922T/940T和增強型(xing)(xing)的(de)926E/946E/966E，而MIPS分(fen)2K、3K、4K系列，不同型(xing)(xing)號(hao)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)性(xing)能會有較大差(cha)異。Intel Xscale內(nei)核處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)是(shi)高(gao)級(ji)網絡處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，用于高(gao)端產品。一般處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)都是(shi)單處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，采(cai)用多(duo)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)分(fen)布式(shi)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)是(shi)高(gao)級(ji)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)，性(xing)能高(gao)。

1. ARM

ARM是(shi)一(yi)家既不生產也不銷售芯片(pian)的公(gong)司，是(shi)英國(guo)一(yi)家電子(zi)公(gong)司的名(ming)字，全名(ming)是(shi)Advanced RISC Machine，成立于1990年11月，是(shi)蘋果電腦(nao)，Acorn電腦(nao)集團和(he)VLSI Technology的合(he)資企業。Acorn曾推出世(shi)界(jie)上首個商(shang)用單芯片(pian)RISC處(chu)理器，而蘋果電腦(nao)當時希望將RISC技術應用于自身系統，ARM微處(chu)理器新標準(zhun)因此應運而生。

它設(she)(she)計了(le)大量高(gao)性能(neng)、廉價、耗(hao)(hao)能(neng)低的RISC處(chu)理器(qi)、相關技(ji)術(shu)(shu)及軟件。該技(ji)術(shu)(shu)具有性能(neng)高(gao)、成(cheng)本低和(he)能(neng)耗(hao)(hao)省的特(te)點。它通過出售芯片技(ji)術(shu)(shu)授權，建立起新(xin)型的微(wei)處(chu)理器(qi)設(she)(she)計、生(sheng)產(chan)和(he)銷(xiao)售商(shang)業模(mo)式。這種商(shang)業模(mo)式取得極大的成(cheng)功，采用ARM技(ji)術(shu)(shu)IP核(he)的微(wei)處(chu)理器(qi)遍及各類電子(zi)產(chan)品:汽車、消費(fei)電子(zi)、成(cheng)像、工業控制、海量存儲、網絡、安(an)保(bao)和(he)無線等市(shi)場，ARM技(ji)術(shu)(shu)幾乎(hu)無處(chu)不在，ARM的16/32位(wei)嵌(qian)入(ru)式處(chu)理器(qi)技(ji)術(shu)(shu)是(shi)世界上應用最為普遍的微(wei)處(chu)理器(qi)結構(gou)。

微處理器是(shi)ARM技術的重中之重，目前面向市場的有:

ARM710系列，包括(kuo)ARM710、ARM710T、ARM720T和(he)ARM740T:低價、低能耗(hao)、封裝(zhuang)式常規系統微(wei)型處理(li)器，配有高速緩存(Cache)、內存管理(li)、寫緩沖和(he)JTAG。廣泛應用于手持式計算、數(shu)據通(tong)信和(he)消(xiao)費類多(duo)媒體。

ARM940T、920T系(xi)(xi)列:低價、低能耗(hao)、高(gao)性能系(xi)(xi)統微處理(li)器(qi)，配有Cache、內存管(guan)理(li)和寫(xie)緩沖。應用于高(gao)級引擎(qing)管(guan)理(li)、保安系(xi)(xi)統、頂置盒、便攜計算(suan)機和高(gao)檔打印機。

StrongARM:性能(neng)很(hen)高、同(tong)時滿足常(chang)規應(ying)用需(xu)要的一(yi)種(zhong)微處(chu)理(li)器(qi)技術，與(yu)DEC聯(lian)合研制，后來(lai)授權(quan)給Intel。SA110處(chu)理(li)器(qi)、SA1100 PDA系統芯片(pian)和(he)SA1500多媒體處(chu)理(li)器(qi)芯片(pian)均采用了這一(yi)技術。

ARM7500和(he)ARM7500FE:高度集(ji)成的(de)單(dan)芯片(pian)RISC計算(suan)(suan)機(ji)，基(ji)于一個緩存式ARM7 32位內(nei)核，擁(yong)有內(nei)存和(he)I/O控制(zhi)器、3個DMA通道、片(pian)上視(shi)頻(pin)控制(zhi)器和(he)調色板以及立(li)體聲端口;ARM7500FE則增加了一個浮點運算(suan)(suan)單(dan)元以及對EDO DRAM的(de)支(zhi)持。特別適合電視(shi)頂置盒和(he)網絡計算(suan)(suan)機(ji)(NC)。

唯一(yi)沒(mei)有(you)購買ARM授權的(de)是(shi)Intel的(de)老對頭(tou)AMD，因為(wei)Intel便攜(xie)式處理(li)器采用的(de)是(shi)StrongARM，而(er)AMD則收購了Alchemy公司與之抗(kang)衡(heng)，采用的(de)是(shi)MIPS結構。

2. MIPS

MIPS技(ji)術公司(si)是一家設計制造(zao)高性(xing)能、高檔次及嵌入式32位和64位處理器的廠商，在RISC處理器方面占有重要地(di)位。1984年，MIPS計算(suan)機公司(si)成(cheng)立。1992年，SGI收購了MIPS計算(suan)機公司(si)。1998年，MIPS脫離SGI，成(cheng)為(wei)MIPS技(ji)術公司(si)。

MIPS公司設計RISC處理器始于(yu)(yu)(yu)二十(shi)世紀八(ba)十(shi)年代(dai)初，1986年推出(chu)R2000處理器，1988年推R3000處理器，1991年推出(chu)第一款64位(wei)商(shang)用微處器R4000。之后又陸續(xu)推出(chu)R8000(于(yu)(yu)(yu)1994年)、R10000(于(yu)(yu)(yu)1996年)和(he)R12000(于(yu)(yu)(yu)1997年)等型號。

隨后，MIPS公司的戰略發(fa)生變(bian)化(hua)，把重點放在嵌入(ru)式系統(tong)。1999年(nian)，MIPS公司發(fa)布MIPS32和MIPS64架(jia)構標準，為未(wei)來MIPS處理器的開(kai)發(fa)奠定了基礎(chu)。新的架(jia)構集成了所有原來NIPS指令集，并(bing)且增加了許多更強(qiang)大的功能。

MIPS公(gong)(gong)司陸(lu)續開發(fa)了高(gao)性能、低功耗(hao)的32位(wei)處理(li)器內(nei)核(core)MIPS324Kc與高(gao)性能64位(wei)處理(li)器內(nei)核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公(gong)(gong)司發(fa)布了針對MIPS32 4Kc的版本(ben)以及(ji)64位(wei)MIPS 64 20Kc處理(li)器內(nei)核。如(ru)TL-R490寬帶路由(you)器就是采用MIPS 4K內(nei)核處理(li)器。

3. Intel Xscale

Intel的XScale RISC處理器源(yuan)于獲得很大成功的ARM處理器(Advanced RISC Machines公司開(kai)發)，在(zai)架(jia)構擴展的基礎上也(ye)保留了對以往產(chan)品(主(zhu)要(yao)指軟件產(chan)品)的向下兼容(rong)性。在(zai)ARM推出(chu)一(yi)款時間之后，DEC獲得了許可并(bing)開(kai)發出(chu)他(ta)們自己的高級版(ban)StrongARM。DEC和康柏合并(bing)后，StrongARM核心被Intel買走，開(kai)發出(chu)了自己的兼容(rong)產(chan)品Xscale。

這款產品(pin)功耗更(geng)低，系統伸縮性(xing)更(geng)好(hao)，同時核心頻率(lv)也得到(dao)了提(ti)高，目前400MHz的(de)(de)產品(pin)已經進入市場，而(er)600、800Mhz的(de)(de)Xscale處(chu)理器也將很快面(mian)世。同時，這種(zhong)處(chu)理器還(huan)支持高效通訊指令，可以和同樣架(jia)構處(chu)理器之間(jian)達到(dao)高速(su)傳輸。

其中一(yi)個(ge)主要(yao)的(de)擴展(zhan)就是無(wu)線MMX，這(zhe)是一(yi)種64位的(de)SIMD指令集(ji)，在新(xin)款(kuan)的(de)Xscale處(chu)理(li)器中集(ji)成有SIMD協處(chu)理(li)器。這(zhe)些(xie)指令集(ji)可(ke)以有效的(de)加快視頻、3D圖(tu)像、音頻以及其他(ta)SIMD傳統(tong)元素處(chu)理(li)。

三、處理器并非唯一的性能體現

寬(kuan)帶(dai)路(lu)由(you)(you)器(qi)的處理(li)器(qi)只是(shi)寬(kuan)帶(dai)路(lu)由(you)(you)器(qi)的一個部件，特別之(zhi)處只在(zai)于它是(shi)最核心的器(qi)件。寬(kuan)帶(dai)路(lu)由(you)(you)器(qi)的處理(li)器(qi)性(xing)能(neng)并不能(neng)完全反映路(lu)由(you)(you)器(qi)性(xing)能(neng)。寬(kuan)帶(dai)路(lu)由(you)(you)器(qi)性(xing)能(neng)由(you)(you)路(lu)由(you)(you)器(qi)吞吐量、時延和路(lu)由(you)(you)計算(suan)能(neng)力等指標體現。

寬(kuan)帶路(lu)由器(qi)(qi)(qi)的(de)處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)用得差(cha)路(lu)由器(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)好不(bu)了，但反(fan)過來處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)好了路(lu)由器(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)卻不(bu)一(yi)定(ding)好。處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)主頻只是處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)的(de)一(yi)個性(xing)能(neng)指標，要知道處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)，還(huan)必須了解(jie)其(qi)總(zong)線(xian)寬(kuan)度(16位還(huan)是32位)、Cache容量(liang)和結構、內部(bu)總(zong)線(xian)結構、是單CPU還(huan)是多CPU分布式(shi)處(chu)理(li)(li)、運算模式(shi)等等，這些(xie)都會極(ji)大地影響處(chu)理(li)(li)器(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)。

這顆芯如此(ci)重要，但都是外國的(de)，而(er)我國的(de)第一枚(mei)通訊領域高(gao)端(duan)路由交換核心芯片(pian)——“華(hua)夏網芯”現在也(ye)出世了(le)。據悉，“華(hua)夏網芯”擁有完全自主知識產權，此(ci)高(gao)新領域沒(mei)有“中(zhong)國芯”的(de)歷史自此(ci)宣告結束。