如何區分CPU 淺談寬帶路由器處理芯片

寬(kuan)帶(dai)路(lu)由器的性能和(he)檔次高低的標(biao)志(zhi)，主(zhu)要由處(chu)理器、內存(cun)和(he)緩存(cun)來決定(ding)，寬(kuan)帶(dai)路(lu)由器的處(chu)理器同電(dian)腦主(zhu)板、CPU等產品一樣，是寬(kuan)帶(dai)路(lu)由器最核心的器件。

隨著寬(kuan)(kuan)帶網絡的(de)逐步普(pu)及，寬(kuan)(kuan)帶路由(you)(you)(you)器(qi)(qi)已經得到越來越廣泛的(de)應(ying)用。寬(kuan)(kuan)帶和窄(zhai)帶比(bi)起來，最主(zhu)(zhu)要(yao)就是個“快”字，所以大家在選購寬(kuan)(kuan)帶路由(you)(you)(you)器(qi)(qi)時，非常(chang)關心(xin)其性能(neng)怎么樣。寬(kuan)(kuan)帶路由(you)(you)(you)器(qi)(qi)的(de)性能(neng)和檔次高低的(de)標志，主(zhu)(zhu)要(yao)由(you)(you)(you)處理器(qi)(qi)、內存和緩存來決定。

寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)(qi)的處理(li)器(qi)(qi)同(tong)電腦主板(ban)、CPU等產品一樣，是寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)(qi)最核心的器(qi)(qi)件。處理(li)器(qi)(qi)的好壞直(zhi)接影響寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)(qi)的性(xing)能(neng)，處理(li)能(neng)力差的處理(li)器(qi)(qi)，寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)(qi)性(xing)能(neng)好不了，因此，在(zai)這里著重(zhong)分析(xi)一下(xia)寬(kuan)帶路(lu)由(you)(you)器(qi)(qi)所用處理(li)器(qi)(qi)的芯片。

一、認識寬帶路由器的處理器

處(chu)理器(qi)不分(fen)檔次高低(di)，都是(shi)寬帶路由器(qi)的心臟。 一般來說，處(chu)理器(qi)主(zhu)(zhu)頻(pin)在100M或以(yi)下的屬(shu)于(yu)(yu)較低(di)主(zhu)(zhu)頻(pin)，100M-200M屬(shu)于(yu)(yu)中等主(zhu)(zhu)頻(pin)，200M以(yi)上的屬(shu)于(yu)(yu)較高主(zhu)(zhu)頻(pin)。

通常在中低(di)端(duan)寬帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器中，處理器負責交換路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)信息(xi)、路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)表查(cha)找以及(ji)轉發數據包，處理器的(de)能力(li)(li)直接影(ying)響路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器的(de)吞吐(tu)量(路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)表查(cha)找時間)和路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)計算能力(li)(li)(影(ying)響網絡路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)收斂(lian)時間)。

在(zai)高端寬帶路由(you)器中，通常(chang)包轉(zhuan)發和查表(biao)由(you)ASIC芯片(pian)完成，處理器只(zhi)實現路由(you)協議(yi)、計(ji)算路由(you)以及分發路由(you)表(biao)。由(you)于(yu)技術的發展(zhan)，寬帶路由(you)器的處理器采用的內核種(zhong)類很多。

二、寬帶路由器的處理器芯片

處理(li)器一般采用(yong)x86、ARM7、ARM9、MIPS、Intel Xscale等。80186、ARM7內核處理(li)器是第(di)一代寬帶路由器的典型(xing)配置，性(xing)能低(di)，這樣的寬帶路由器只適合普通家庭(ting)用(yong)戶，主流廠(chang)商均已(yi)不再(zai)使用(yong)。

ARM9和MIPS內核(he)處(chu)(chu)理(li)器(qi)是目前(qian)寬帶路由器(qi)主流配(pei)置，常(chang)見的ARM9分(fen)(fen)普通型的920T/922T/940T和增強(qiang)型的926E/946E/966E，而MIPS分(fen)(fen)2K、3K、4K系列，不同型號的處(chu)(chu)理(li)器(qi)性能會有較大(da)差異。Intel Xscale內核(he)處(chu)(chu)理(li)器(qi)是高級網絡處(chu)(chu)理(li)器(qi)，用于(yu)高端產品。一般處(chu)(chu)理(li)器(qi)都是單處(chu)(chu)理(li)器(qi)，采用多(duo)處(chu)(chu)理(li)器(qi)分(fen)(fen)布式處(chu)(chu)理(li)的是高級處(chu)(chu)理(li)器(qi)，性能高。

1. ARM

ARM是一家既不(bu)生產也不(bu)銷售(shou)芯(xin)片(pian)(pian)的公司(si)，是英國一家電(dian)子公司(si)的名字，全名是Advanced RISC Machine，成立于1990年11月(yue)，是蘋果電(dian)腦(nao)，Acorn電(dian)腦(nao)集團和VLSI Technology的合資企(qi)業。Acorn曾推出世界上首(shou)個商用單芯(xin)片(pian)(pian)RISC處(chu)理器，而蘋果電(dian)腦(nao)當(dang)時希望(wang)將RISC技術應用于自身系統，ARM微處(chu)理器新標準因(yin)此(ci)應運而生。

它設計了大量(liang)高(gao)性能(neng)、廉價、耗能(neng)低的(de)RISC處理(li)器、相關技(ji)(ji)術(shu)(shu)及軟件。該(gai)技(ji)(ji)術(shu)(shu)具有(you)性能(neng)高(gao)、成(cheng)(cheng)本低和能(neng)耗省(sheng)的(de)特點(dian)。它通(tong)過出售芯(xin)片技(ji)(ji)術(shu)(shu)授權，建立起(qi)新型的(de)微處理(li)器設計、生產和銷售商業(ye)模式(shi)(shi)。這種商業(ye)模式(shi)(shi)取得(de)極大的(de)成(cheng)(cheng)功，采(cai)用(yong)ARM技(ji)(ji)術(shu)(shu)IP核的(de)微處理(li)器遍及各(ge)類電(dian)子產品:汽(qi)車(che)、消費電(dian)子、成(cheng)(cheng)像、工業(ye)控制、海量(liang)存(cun)儲(chu)、網絡、安保和無線等市場，ARM技(ji)(ji)術(shu)(shu)幾乎無處不在，ARM的(de)16/32位嵌入式(shi)(shi)處理(li)器技(ji)(ji)術(shu)(shu)是世界(jie)上應用(yong)最(zui)為(wei)普遍的(de)微處理(li)器結構。

微處理器是ARM技術(shu)的(de)重(zhong)中之重(zhong)，目前面向市場的(de)有:

ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和(he)ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微(wei)型處理器，配有高速緩(huan)存(cun)(Cache)、內(nei)存(cun)管(guan)理、寫緩(huan)沖和(he)JTAG。廣泛應用于手持式計算、數據通信和(he)消費類多媒體。

ARM940T、920T系(xi)(xi)列(lie):低價、低能(neng)耗(hao)、高性能(neng)系(xi)(xi)統(tong)微(wei)處理(li)器，配有Cache、內存管理(li)和(he)寫緩沖。應用于高級引擎管理(li)、保安系(xi)(xi)統(tong)、頂置盒、便(bian)攜計算機(ji)(ji)和(he)高檔打印機(ji)(ji)。

StrongARM:性能很高(gao)、同時滿足常規應用(yong)需要(yao)的一(yi)(yi)種微(wei)處(chu)理(li)器(qi)(qi)技(ji)術(shu)(shu)，與DEC聯合(he)研制，后(hou)來授權(quan)給Intel。SA110處(chu)理(li)器(qi)(qi)、SA1100 PDA系(xi)統芯片和SA1500多媒(mei)體處(chu)理(li)器(qi)(qi)芯片均采用(yong)了(le)這一(yi)(yi)技(ji)術(shu)(shu)。

ARM7500和(he)ARM7500FE:高度集成的單芯片(pian)RISC計算(suan)機，基于一(yi)(yi)個緩存(cun)式ARM7 32位(wei)內核，擁有內存(cun)和(he)I/O控制器、3個DMA通道、片(pian)上視頻(pin)控制器和(he)調色板以(yi)及立體聲端口;ARM7500FE則增加了(le)一(yi)(yi)個浮點(dian)運算(suan)單元以(yi)及對EDO DRAM的支持。特別(bie)適合(he)電視頂置盒和(he)網絡(luo)計算(suan)機(NC)。

唯一沒(mei)有購買ARM授權(quan)的(de)是(shi)Intel的(de)老對(dui)頭AMD，因(yin)為Intel便攜式處(chu)理器采(cai)用的(de)是(shi)StrongARM，而AMD則收購了(le)Alchemy公司與(yu)之抗衡，采(cai)用的(de)是(shi)MIPS結構。

2. MIPS

MIPS技(ji)術公(gong)司是一家(jia)設計制造高性能、高檔次(ci)及嵌入式(shi)32位(wei)和64位(wei)處理器的廠商，在RISC處理器方(fang)面占有重要地(di)位(wei)。1984年，MIPS計算(suan)(suan)機公(gong)司成(cheng)立。1992年，SGI收購(gou)了(le)MIPS計算(suan)(suan)機公(gong)司。1998年，MIPS脫離SGI，成(cheng)為MIPS技(ji)術公(gong)司。

MIPS公司設(she)計RISC處(chu)理(li)器(qi)始于二(er)十世紀八十年(nian)代初，1986年(nian)推(tui)出R2000處(chu)理(li)器(qi)，1988年(nian)推(tui)R3000處(chu)理(li)器(qi)，1991年(nian)推(tui)出第一款(kuan)64位商用微處(chu)器(qi)R4000。之(zhi)后又陸續(xu)推(tui)出R8000(于1994年(nian))、R10000(于1996年(nian))和(he)R12000(于1997年(nian))等型號。

隨后，MIPS公司(si)的(de)(de)戰略發生變(bian)化，把重點放在嵌入式系(xi)統。1999年，MIPS公司(si)發布MIPS32和MIPS64架構標(biao)準，為未來(lai)MIPS處(chu)理器的(de)(de)開發奠(dian)定了基礎(chu)。新的(de)(de)架構集成了所有原來(lai)NIPS指令(ling)集，并且增(zeng)加了許多(duo)更強大的(de)(de)功(gong)能。

MIPS公(gong)司陸續開發了(le)高(gao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)、低(di)功耗的32位處(chu)理(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)內(nei)核(he)(he)(core)MIPS324Kc與高(gao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)64位處(chu)理(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)內(nei)核(he)(he)MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公(gong)司發布了(le)針對(dui)MIPS32 4Kc的版(ban)本以及64位MIPS 64 20Kc處(chu)理(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)內(nei)核(he)(he)。如TL-R490寬帶路由器(qi)(qi)就(jiu)是采用MIPS 4K內(nei)核(he)(he)處(chu)理(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)。

3. Intel Xscale

Intel的(de)XScale RISC處理(li)器(qi)源(yuan)于獲得(de)很大成功的(de)ARM處理(li)器(qi)(Advanced RISC Machines公司(si)開(kai)發)，在架構(gou)擴展的(de)基礎上也(ye)保留(liu)了(le)對以往產(chan)品(pin)(主(zhu)要指軟件產(chan)品(pin))的(de)向下兼容性。在ARM推出(chu)(chu)一款時間之后，DEC獲得(de)了(le)許可(ke)并開(kai)發出(chu)(chu)他們自(zi)己的(de)高級(ji)版(ban)StrongARM。DEC和康柏合并后，StrongARM核心(xin)被Intel買走，開(kai)發出(chu)(chu)了(le)自(zi)己的(de)兼容產(chan)品(pin)Xscale。

這(zhe)款產品(pin)功耗更低，系統伸(shen)縮性更好，同(tong)時核心頻率也得(de)到了提(ti)高(gao)，目前400MHz的產品(pin)已經進入(ru)市場，而600、800Mhz的Xscale處(chu)理器(qi)(qi)也將很(hen)快面世。同(tong)時，這(zhe)種處(chu)理器(qi)(qi)還支(zhi)持高(gao)效通訊(xun)指令，可(ke)以和同(tong)樣架構處(chu)理器(qi)(qi)之間達到高(gao)速傳輸。

其(qi)中一(yi)(yi)個主要的(de)(de)擴展就是(shi)無線MMX，這是(shi)一(yi)(yi)種64位的(de)(de)SIMD指令(ling)集(ji)，在新款的(de)(de)Xscale處(chu)理(li)(li)器中集(ji)成有SIMD協處(chu)理(li)(li)器。這些指令(ling)集(ji)可(ke)以有效的(de)(de)加快視(shi)頻(pin)、3D圖像、音頻(pin)以及其(qi)他SIMD傳統元素(su)處(chu)理(li)(li)。

三、處理器并非唯一的性能體現

寬帶路由器(qi)(qi)(qi)的處(chu)理器(qi)(qi)(qi)只(zhi)是(shi)寬帶路由器(qi)(qi)(qi)的一個部件，特別之(zhi)處(chu)只(zhi)在于它是(shi)最核心的器(qi)(qi)(qi)件。寬帶路由器(qi)(qi)(qi)的處(chu)理器(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)并不(bu)能(neng)(neng)完全(quan)反映路由器(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)。寬帶路由器(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)由路由器(qi)(qi)(qi)吞吐量(liang)、時延(yan)和路由計算(suan)能(neng)(neng)力(li)等(deng)指(zhi)標體現(xian)。

寬帶(dai)路由(you)(you)器(qi)的處理(li)器(qi)用得差路由(you)(you)器(qi)性(xing)能好不(bu)了，但(dan)反過來處理(li)器(qi)好了路由(you)(you)器(qi)性(xing)能卻不(bu)一(yi)定(ding)好。處理(li)器(qi)主頻只(zhi)是處理(li)器(qi)的一(yi)個性(xing)能指(zhi)標，要知道處理(li)器(qi)性(xing)能，還(huan)必(bi)須了解(jie)其總(zong)線寬度(16位(wei)還(huan)是32位(wei))、Cache容量(liang)和(he)結構、內部總(zong)線結構、是單CPU還(huan)是多(duo)CPU分布式處理(li)、運算模(mo)式等(deng)等(deng)，這些都(dou)會(hui)極(ji)大地(di)影響處理(li)器(qi)性(xing)能。

這(zhe)顆芯如此(ci)重(zhong)要(yao)，但都是外(wai)國(guo)(guo)的，而我國(guo)(guo)的第一枚通訊領(ling)域高(gao)端路由交換核心芯片(pian)——“華夏網芯”現在(zai)也出世了(le)。據(ju)悉(xi)，“華夏網芯”擁有完全自(zi)主知識產(chan)權，此(ci)高(gao)新領(ling)域沒有“中國(guo)(guo)芯”的歷史自(zi)此(ci)宣(xuan)告結束。