PowerPC,PowerPC是什么意思

Motorola公司將PowerPC內(nèi)核設(shè)計(jì)到SOC芯片之中，形成了Power QUICC(Quad Integrated Communications Controller), Power QUICC II和Power QUICC III家族的數(shù)十種型號(hào)的嵌入式通信處理器。PowerPC是一種RISC(Reduced Instruction Set Computer)多發(fā)射體系結(jié)構(gòu)，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC是相對(duì)于復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)CISC(Complex Instruction Set Computer)來(lái)說(shuō)的，RISC只保留了數(shù)量很少的指令，CPU的邏輯線路設(shè)計(jì)為這些指令進(jìn)行了優(yōu)化，而CISC技術(shù)的CPU是通過(guò)微代碼去執(zhí)行大量功能各異的指令。多發(fā)射體系結(jié)構(gòu)意為一個(gè)周期內(nèi)可執(zhí)行多條指令。

Motorola的PowerPC系列微處理器

Motorola的基于PowerPC體系結(jié)構(gòu)的嵌入式處理器芯片有MPC505、821、850、860、8240、8245、8260、8560等近幾十種產(chǎn)品，其中MPC860是Power QUICC系列的典型產(chǎn)品，MPC8260是Power QUICC II系列的典型產(chǎn)品，MPC8560是Power QUICC III系列的典型產(chǎn)品。

Power QUICC系列處理器

Power QUICC系列微處理器一般有三個(gè)功能模塊組成，嵌入式PowerPC核(EMPCC), 系統(tǒng)接口單元(SIU)以及通信處理器(CPM)模塊，這三個(gè)模塊內(nèi)部總線都是32位，Power QUICC的結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。

嵌入式PowerPC核由嵌入式PowerPC核心、指令和數(shù)據(jù)緩存(Cache)及其各自的存儲(chǔ)器管理單元(MMU)組成，從功能上Power PC核可分為兩個(gè)功能模塊:整數(shù)模塊和加載/存儲(chǔ)模塊。整數(shù)和加載/存儲(chǔ)操作均由具有32位內(nèi)部數(shù)據(jù)通道，支持32位整數(shù)操作及算術(shù)操作的硬件直接執(zhí)行。PowerPC核中的整數(shù)模塊使用32 X 32 bit定點(diǎn)通用寄存器，每時(shí)鐘周期可以執(zhí)行一條整數(shù)處理指令。整數(shù)模塊中的單元僅在數(shù)據(jù)隊(duì)列中的有效數(shù)據(jù)被傳輸時(shí)才被占用，這樣使得PowerPC核一直處于低功耗工作模式。

系統(tǒng)接口單元SIU的功能是提供內(nèi)部總線和外部總線的接口，該接口單元具有32位微處理器的幾乎所有的通用接口特性，盡管Power PC核內(nèi)部總線為32位，但通過(guò)SIU可以將外部總線寬度動(dòng)態(tài)地配置成8、16或32位，以兼容數(shù)據(jù)總線寬度為8、 16或32位的外設(shè)或存儲(chǔ)器。

SIU單元中的存儲(chǔ)器控制器支持最多與高達(dá)8組存儲(chǔ)器的無(wú)縫連接，每組的容量從32K字節(jié)到256M字節(jié)可變，數(shù)據(jù)總線寬度可由4個(gè)獨(dú)立的使能信號(hào)控制為8bits, 16bits或32bits。支持的存儲(chǔ)器類(lèi)型包括SRAM、SSRAM、EPOM、Flash ROM、DRAM, SDRAM等。存儲(chǔ)器控制器為每一組存儲(chǔ)器分別提供了可選的0到15個(gè)的等待狀態(tài)以適應(yīng)不同速度的存儲(chǔ)器。SIU也支持其它需要雙時(shí)鐘訪問(wèn)的外部SRAM 和用突發(fā)方式訪問(wèn)的外部設(shè)備。SIU單元還提供其它幾種功能:總線監(jiān)視、假中斷監(jiān)視、軟件看門(mén)狗、定時(shí)中斷、復(fù)位控制、不占用內(nèi)部開(kāi)銷(xiāo)的片內(nèi)總線仲裁、JTAG1149.1測(cè)試口等。

Power QUICC中除集成了PowerPC核，還集成了一個(gè)32位的RISC內(nèi)核。Power PC核主要執(zhí)行高層代碼，而RISC則處理實(shí)際通信的低層通信功能，兩個(gè)處理器內(nèi)核通過(guò)高達(dá)8K字節(jié)的內(nèi)部雙口RAM相互配合，共同完成MPC854強(qiáng)大的通行控制和處理功能。CPM以RISC控制器為核心構(gòu)成，除包括一個(gè)RISC控制器外，還包括七個(gè)串行DMA(SDMA)通道、兩個(gè)串行通信控制器(SCC)、一個(gè)通用串行總線通道(USB)、兩個(gè)串行管理控制器(SMC)、一個(gè)I2C接口和一個(gè)串行外圍電路(SPI)，可以通過(guò)靈活的編程方式實(shí)現(xiàn)對(duì)Ethemet、USB、T1/E1,ATM等的支持以及對(duì)UART, HDLC等多種通信協(xié)議的支持。

Power QUICC II系列微處理器

Power QUICCII 完全可以看作是Power QUICC的第二代，在靈活性、擴(kuò)展能力、集成度等方面提供了更高的性能。Power QUICC 11同樣由嵌入式的PowerPC核和通信處理模塊CPM兩部分集成而來(lái)。這種雙處理器器的結(jié)構(gòu)由于CPM承接了嵌入式Power PC核的外圍接口任務(wù)，所以較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加省電。CPM交替支持三個(gè)快速串行通信控制器(FCC)，二個(gè)多通道控制器(MCC)，四個(gè)串行通信控制器(SCC)，二個(gè)串行管理控制器(SMC)，一個(gè)串行外圍接口電路(SPI)和一個(gè)12C接口。嵌入式的Power PC核和通信處理模塊(CPM)的融和，以及Power QUICCII的其他功能、性能縮短了技術(shù)人員在網(wǎng)絡(luò)和通信產(chǎn)品方面的開(kāi)發(fā)周期。

Power QUICCIII系列處理器

同Power QUICCII相比，Power QUICCIII集成度更高、功能更強(qiáng)大、具有更好的性能提升機(jī)制。Power QUICCIII中的CPM較Power QUICCII產(chǎn)品200MHz的CPM的運(yùn)行速度提升了66%，達(dá)到333MHz，同時(shí)保持了與早期產(chǎn)品的向后兼容性。這使得客戶能夠最大范圍的延續(xù)其現(xiàn)有的軟件投入、簡(jiǎn)化未來(lái)的系統(tǒng)升級(jí)、又極大的節(jié)省開(kāi)發(fā)周期。Power QUICCIII通過(guò)微代碼具有的可擴(kuò)展性和增加客戶定制功能的特性，能夠使客戶針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出各具特色的產(chǎn)品。這種從Power QUICC II開(kāi)始就有的微代碼復(fù)用功能，已經(jīng)成為簡(jiǎn)化和降低升級(jí)成本的主要設(shè)計(jì)考慮。