如何區分CPU 淺談寬帶路由器處理芯片

寬帶(dai)路由器的(de)(de)性能和檔次高低的(de)(de)標志，主要由處(chu)理(li)器、內存和緩存來決定，寬帶(dai)路由器的(de)(de)處(chu)理(li)器同(tong)電(dian)腦(nao)主板(ban)、CPU等產品一(yi)樣，是寬帶(dai)路由器最(zui)核心的(de)(de)器件。

隨著寬帶(dai)網絡的逐步普及，寬帶(dai)路(lu)由(you)(you)器已經得到越(yue)(yue)來(lai)越(yue)(yue)廣(guang)泛的應(ying)用。寬帶(dai)和窄帶(dai)比起來(lai)，最主要(yao)就是個“快”字(zi)，所以大家在選購寬帶(dai)路(lu)由(you)(you)器時，非常關(guan)心其性能怎么樣。寬帶(dai)路(lu)由(you)(you)器的性能和檔次(ci)高低(di)的標志，主要(yao)由(you)(you)處理器、內(nei)存(cun)和緩存(cun)來(lai)決定(ding)。

寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)路由(you)(you)器(qi)的(de)處理(li)器(qi)同電腦主(zhu)板、CPU等(deng)產品一樣，是寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)路由(you)(you)器(qi)最核心的(de)器(qi)件。處理(li)器(qi)的(de)好壞直(zhi)接(jie)影響寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)路由(you)(you)器(qi)的(de)性能(neng)，處理(li)能(neng)力差的(de)處理(li)器(qi)，寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)路由(you)(you)器(qi)性能(neng)好不了，因(yin)此，在這里著重(zhong)分析一下寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)路由(you)(you)器(qi)所用(yong)處理(li)器(qi)的(de)芯片(pian)。

一、認識寬帶路由器的處理器

處理(li)器不分檔次高低，都是寬帶路(lu)由器的(de)心臟。 一般來(lai)說，處理(li)器主頻(pin)(pin)在100M或(huo)以(yi)下的(de)屬(shu)于較(jiao)低主頻(pin)(pin)，100M-200M屬(shu)于中等主頻(pin)(pin)，200M以(yi)上的(de)屬(shu)于較(jiao)高主頻(pin)(pin)。

通常在(zai)中(zhong)低端寬(kuan)帶(dai)路由(you)器中(zhong)，處(chu)理(li)器負責交換路由(you)信息、路由(you)表查找以及轉發數據包，處(chu)理(li)器的能力(li)(li)直接影響路由(you)器的吞(tun)吐(tu)量(路由(you)表查找時間(jian))和路由(you)計算能力(li)(li)(影響網絡(luo)路由(you)收斂時間(jian))。

在高端寬(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)中，通常(chang)包轉(zhuan)發(fa)和查表(biao)由(you)ASIC芯片完成(cheng)，處理器(qi)(qi)只實(shi)現(xian)路(lu)(lu)由(you)協議、計算路(lu)(lu)由(you)以及分發(fa)路(lu)(lu)由(you)表(biao)。由(you)于技術的發(fa)展，寬(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)的處理器(qi)(qi)采用的內核種類很多。

二、寬帶路由器的處理器芯片

處理(li)器一(yi)般采用x86、ARM7、ARM9、MIPS、Intel Xscale等(deng)。80186、ARM7內核處理(li)器是第一(yi)代寬(kuan)帶路由器的典型配置，性能(neng)低，這(zhe)樣(yang)的寬(kuan)帶路由器只適合普(pu)通家庭用戶，主流(liu)廠商(shang)均已(yi)不再(zai)使用。

ARM9和(he)MIPS內核(he)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)是目前寬帶路由器(qi)(qi)主流配置，常見的(de)ARM9分普通型的(de)920T/922T/940T和(he)增強型的(de)926E/946E/966E，而MIPS分2K、3K、4K系(xi)列(lie)，不同型號的(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)性(xing)能會有較大差(cha)異。Intel Xscale內核(he)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)是高(gao)級(ji)網絡處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)，用(yong)于(yu)高(gao)端產品。一般(ban)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)都是單處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)，采用(yong)多處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)分布式處(chu)(chu)(chu)(chu)理的(de)是高(gao)級(ji)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)(qi)，性(xing)能高(gao)。

1. ARM

ARM是(shi)一(yi)家(jia)既不生產也不銷售芯片(pian)(pian)的公司，是(shi)英國(guo)一(yi)家(jia)電(dian)子(zi)公司的名字(zi)，全(quan)名是(shi)Advanced RISC Machine，成立于1990年11月(yue)，是(shi)蘋果電(dian)腦(nao)(nao)(nao)，Acorn電(dian)腦(nao)(nao)(nao)集團(tuan)和VLSI Technology的合資企業。Acorn曾推出世界(jie)上(shang)首個商用(yong)單芯片(pian)(pian)RISC處(chu)理(li)器，而(er)蘋果電(dian)腦(nao)(nao)(nao)當時希望(wang)將RISC技術應(ying)用(yong)于自(zi)身系(xi)統，ARM微處(chu)理(li)器新標準因此應(ying)運而(er)生。

它(ta)設(she)計了大量高性(xing)能(neng)、廉(lian)價、耗能(neng)低的(de)(de)RISC處(chu)理(li)器、相關(guan)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)及軟件。該技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)具(ju)有性(xing)能(neng)高、成(cheng)本低和能(neng)耗省(sheng)的(de)(de)特點。它(ta)通過出(chu)售芯(xin)片技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)授權，建立起新型(xing)的(de)(de)微處(chu)理(li)器設(she)計、生產和銷售商(shang)業(ye)模式(shi)。這種(zhong)商(shang)業(ye)模式(shi)取(qu)得極大的(de)(de)成(cheng)功，采用ARM技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)IP核的(de)(de)微處(chu)理(li)器遍(bian)及各類電子(zi)產品(pin):汽車、消費電子(zi)、成(cheng)像、工(gong)業(ye)控制(zhi)、海量存儲(chu)、網絡、安保和無線(xian)等(deng)市場(chang)，ARM技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)幾乎無處(chu)不在(zai)，ARM的(de)(de)16/32位嵌入式(shi)處(chu)理(li)器技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)是世界上(shang)應(ying)用最為普遍(bian)的(de)(de)微處(chu)理(li)器結構(gou)。

微處理器是(shi)ARM技術(shu)的重中之重，目前面(mian)向市(shi)場的有:

ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和(he)ARM740T:低價、低能耗、封(feng)裝式常規(gui)系統微(wei)型處理器，配有高速緩存(Cache)、內存管理、寫(xie)緩沖和(he)JTAG。廣泛(fan)應用(yong)于(yu)手持式計(ji)算、數據通信(xin)和(he)消費類多(duo)媒體。

ARM940T、920T系(xi)(xi)列:低價、低能耗(hao)、高(gao)性能系(xi)(xi)統微處理器，配有Cache、內存(cun)管(guan)理和寫緩(huan)沖。應用(yong)于高(gao)級引擎管(guan)理、保安系(xi)(xi)統、頂置盒、便攜計算機和高(gao)檔打印機。

StrongARM:性能很高、同時(shi)滿足常規應用(yong)需(xu)要的一(yi)種微處理器(qi)技(ji)術(shu)，與(yu)DEC聯合研制(zhi)，后(hou)來授權(quan)給(gei)Intel。SA110處理器(qi)、SA1100 PDA系統芯片和SA1500多媒體處理器(qi)芯片均采用(yong)了這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)。

ARM7500和(he)ARM7500FE:高(gao)度集成的單芯片RISC計(ji)(ji)算機(ji)，基于一(yi)個(ge)(ge)緩存(cun)式ARM7 32位內核，擁(yong)有內存(cun)和(he)I/O控制(zhi)器、3個(ge)(ge)DMA通道、片上視頻控制(zhi)器和(he)調(diao)色板以及立(li)體(ti)聲端口;ARM7500FE則增(zeng)加了一(yi)個(ge)(ge)浮點運算單元以及對(dui)EDO DRAM的支持。特別(bie)適合電視頂置盒和(he)網絡計(ji)(ji)算機(ji)(NC)。

唯一(yi)沒有(you)購(gou)買ARM授權(quan)的(de)是Intel的(de)老對頭(tou)AMD，因為Intel便攜式處理器采(cai)用的(de)是StrongARM，而AMD則收購(gou)了(le)Alchemy公司與之抗衡，采(cai)用的(de)是MIPS結(jie)構。

2. MIPS

MIPS技(ji)術公(gong)司是一(yi)家設計(ji)制造高(gao)性能、高(gao)檔次及嵌入式32位和(he)64位處理器的廠商(shang)，在RISC處理器方面占(zhan)有重要地位。1984年，MIPS計(ji)算機(ji)公(gong)司成(cheng)立。1992年，SGI收購了MIPS計(ji)算機(ji)公(gong)司。1998年，MIPS脫離SGI，成(cheng)為MIPS技(ji)術公(gong)司。

MIPS公司設計RISC處(chu)(chu)理器始于二十(shi)世紀(ji)八(ba)十(shi)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)代初，1986年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)推出(chu)R2000處(chu)(chu)理器，1988年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)推R3000處(chu)(chu)理器，1991年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)推出(chu)第一款64位商用微處(chu)(chu)器R4000。之后(hou)又(you)陸續推出(chu)R8000(于1994年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian))、R10000(于1996年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian))和R12000(于1997年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian))等(deng)型(xing)號。

隨后，MIPS公(gong)司的戰略發(fa)生(sheng)變化，把重點(dian)放(fang)在嵌入(ru)式系(xi)統。1999年，MIPS公(gong)司發(fa)布MIPS32和MIPS64架構(gou)標(biao)準，為未來MIPS處(chu)理器的開(kai)發(fa)奠定了(le)基(ji)礎。新(xin)的架構(gou)集成了(le)所有(you)原來NIPS指令(ling)集，并且增加了(le)許(xu)多更強(qiang)大(da)的功能。

MIPS公(gong)司(si)陸續開(kai)發了高(gao)性(xing)能、低功耗的32位處理(li)器(qi)內核(core)MIPS324Kc與高(gao)性(xing)能64位處理(li)器(qi)內核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公(gong)司(si)發布了針對MIPS32 4Kc的版本(ben)以及(ji)64位MIPS 64 20Kc處理(li)器(qi)內核。如TL-R490寬帶路(lu)由(you)器(qi)就是采用(yong)MIPS 4K內核處理(li)器(qi)。

3. Intel Xscale

Intel的(de)(de)XScale RISC處理器源(yuan)于獲得很大成功的(de)(de)ARM處理器(Advanced RISC Machines公司開(kai)發)，在(zai)架構擴(kuo)展的(de)(de)基(ji)礎上也(ye)保留了對以往(wang)產品(pin)(主要指軟件產品(pin))的(de)(de)向下(xia)兼容(rong)性(xing)。在(zai)ARM推出(chu)一(yi)款時間之后，DEC獲得了許可并(bing)(bing)開(kai)發出(chu)他們自(zi)己(ji)的(de)(de)高級版StrongARM。DEC和(he)康柏(bo)合并(bing)(bing)后，StrongARM核心被(bei)Intel買走(zou)，開(kai)發出(chu)了自(zi)己(ji)的(de)(de)兼容(rong)產品(pin)Xscale。

這(zhe)款(kuan)產(chan)品(pin)(pin)功耗更低，系統伸縮性更好，同(tong)時核心頻率也(ye)得(de)到了(le)提高(gao)(gao)，目前400MHz的產(chan)品(pin)(pin)已經進入市(shi)場，而600、800Mhz的Xscale處(chu)理(li)器(qi)也(ye)將(jiang)很(hen)快(kuai)面世。同(tong)時，這(zhe)種處(chu)理(li)器(qi)還(huan)支持高(gao)(gao)效通訊指(zhi)令(ling)，可以(yi)和同(tong)樣架(jia)構處(chu)理(li)器(qi)之間達到高(gao)(gao)速傳輸(shu)。

其中(zhong)(zhong)一個主要的擴展就是(shi)無線MMX，這是(shi)一種64位(wei)的SIMD指令(ling)集，在新款的Xscale處(chu)理(li)器(qi)(qi)中(zhong)(zhong)集成有SIMD協(xie)處(chu)理(li)器(qi)(qi)。這些指令(ling)集可以有效的加快(kuai)視頻(pin)、3D圖像(xiang)、音頻(pin)以及其他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)路由(you)器(qi)(qi)(qi)的處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)只是寬(kuan)帶(dai)路由(you)器(qi)(qi)(qi)的一個(ge)部件(jian)，特別之(zhi)處(chu)(chu)只在于它是最核心(xin)的器(qi)(qi)(qi)件(jian)。寬(kuan)帶(dai)路由(you)器(qi)(qi)(qi)的處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)性能并不(bu)能完全反映路由(you)器(qi)(qi)(qi)性能。寬(kuan)帶(dai)路由(you)器(qi)(qi)(qi)性能由(you)路由(you)器(qi)(qi)(qi)吞吐量、時延(yan)和路由(you)計算能力等指標體現。

寬(kuan)帶路由(you)器(qi)(qi)的處理(li)器(qi)(qi)用(yong)得差路由(you)器(qi)(qi)性(xing)能(neng)好(hao)不了，但反過來處理(li)器(qi)(qi)好(hao)了路由(you)器(qi)(qi)性(xing)能(neng)卻不一(yi)定(ding)好(hao)。處理(li)器(qi)(qi)主(zhu)頻只是(shi)處理(li)器(qi)(qi)的一(yi)個性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)，要知道(dao)處理(li)器(qi)(qi)性(xing)能(neng)，還必須了解其總線寬(kuan)度(16位還是(shi)32位)、Cache容量(liang)和結構(gou)、內部總線結構(gou)、是(shi)單CPU還是(shi)多CPU分布式處理(li)、運算模式等等，這些都會極(ji)大地影響(xiang)處理(li)器(qi)(qi)性(xing)能(neng)。

這(zhe)顆芯(xin)如此重要，但都是(shi)外國(guo)(guo)的，而(er)我國(guo)(guo)的第一枚(mei)通訊領(ling)域(yu)(yu)高端路由交換核心(xin)芯(xin)片——“華(hua)夏網芯(xin)”現在也出世了。據悉，“華(hua)夏網芯(xin)”擁(yong)有(you)完全(quan)自主知識產權，此高新(xin)領(ling)域(yu)(yu)沒有(you)“中國(guo)(guo)芯(xin)”的歷史自此宣告結(jie)束。