近年来，全球范围内智能设备的增长十分惊人。随之而来，PDA、信息家电、互动式消费电子产品以及互联网接入设备中。在使用嵌入式处理器进行设计时，设备的性能、功耗、集成度等等无疑是重要的考量指标。而能否提供符合设计人员要求的产品，对半导体厂商无疑是重要的考验。

功耗的挑战

     我们都知道，低功耗对终端设备的成本及体积大小具有显著影响。在整个系统设计中，嵌入式系统需要处理更加精密复杂的工作，而且还要维持较高的性能水平，尽管处理器并不是功耗最多的部件，但是为了减少系统整体功耗，对处理器功耗的管理是很有必要的。以往满足不断增长的系统性能要求的方法是提高时钟速度。然而，高速设计的压力和散热问题复杂性的增加意味着这种方法已经接近微处理器开发能力极限。即使近年来工艺技术有了大幅提高，硅片面积因此也有了显著缩小，运行速度明显加快，但依然无法跟上性能要求提高的步伐。另外一种趋势是增加额外的处理器。然而，使用额外的处理器会造成架构复杂性增加、系统功耗上升。为了更好的解决功耗问题，越来越多的芯片供应商开始采用在单块硅片上集成多个处理内核的设计方法。

     对于专业设计人员来说，设计时经常需要更高性能，但不愿在更高频率下消耗更多的功率。双内核处理器为高性能嵌入处理应用提供了一种智能的、完美的解决方案。飞思卡尔半导体的MPC8641D就是这样的解决方案。

优越性能带来广泛应用

     从技术角度看，MPC8641D处理器可以很好地满足设计人员对嵌入式设计更高水准的要求。该处理器集成了两个e600内核和高速接口，以获取极高的性能，并降低系统成本。每个e600内核的性能都可超过1.5GHz，而两个内核结合后性能又提高了一倍。两个内核还各自配备了1MB的二级缓存。此外，MPC8641D配备有两个AltiVec矢量处理引擎，可带来的额外性能提升。典型状态下，MPC8641D在提供以上高性能的同时，功率仅为15～25W。

     飞思卡尔在设计MPC8641D的时候，还大量推出独具慧眼的创新设计。举例来说，工程师经常会碰到例如系统瓶颈带来的对处理带宽的烦恼。飞思卡尔在开发MPC8641D处理器的过程中，在消除这些系统瓶径方面做出了重大改进。与采用外部总线相比，MPC8641D处理器集成了高带宽集成MPX总线，其最高带宽可达667MHz，使性能提升了三倍以上。通过这一总线，可以对双e600内核进行低延迟访问。另外，MPC8641D还集成了双内存控制器，可对DDR或DDR2内存进行低延迟、高带宽访问。 

     在接口设计方面，MPC8641D处理器还集成了一个用于系统连接的RapidIO串行线路接口--这种理想的接口技术可确保高性能分布式系统中，MPC8641D处理器与周边设备之间的高速连接。例如AdvancedTCA平台中所采用的那些要求通过低引脚(LPC)进行高速、对等通信的控制面处理、协议处理器和其它计算密集型应用等。

     在工业应用中，MPC8641D具有独特的优势。以AMC参考平台为例，由于AMC规范在电路板面积、元件高度和模块电源方面作的限制给电路板设计师提出了新的要求，如何使处理器的功耗更低、封装体积更小，并集成进更多的功能，不再需要外围桥接芯片，这些都成为半导体制造商需要应对的挑战。而MPC8641D凭借自身的优势可以轻松应对，它的两个内核都以1.5GHz速率运行时的处理器典型功耗为32W，也即这款处理器仅需32W功耗就能提供3GHz的Power处理能力。因此给整体设计带来了极大的优势，如功耗的减少可以简化电源设计；由于需要散发的热量少，所以可以用较小的散热器，同时由于减少了对昂贵的专用工具解决方案的需求，设计将更简单、成本也更低；较小的散热器能使电路板轻易满足对AMC卡的机械要求.。同时，MPC8641D支持两个独立的64位DDRII控制器。这些存储器控制器是集成在内部的，因此不仅简化了设计，而且不再需要使用外部的桥接芯片，从而节省了宝贵的电路板面积。

集成双内核技术的优势尽显

     通过在单一芯片中集成双内核，系统开发商可以利用MPC8641D处理器来提升应用系统的性能。这颗集成了双内核、各种总线、控制器和多种接口的强大芯片，可帮助开发商减少芯片数量和PCB成本，同时简化并加速系统设计、开发、测试和验证的进程。 

     从应用角度分析，在低带宽应用中，系统开发商可以利用MPC8641D的某一个内核来管理数据面处理，而用另一个内核管理控制面；或者用一个内核管理数据面的信号发射，而另一个内核管理信号接收。在高带宽应用中，两个内核都可与一颗网络处理器或ASIC配合工作，其中一个内核卸载任务，如分类、安全和高质量。开发商还可选择让双内核使用同一操作系统，从而简化到现有系统升级到采用双内核系统的软件移植，同时获得显著的性能提升。 

     采用双内核处理器，将会为这些应用带来诸多好处。首先，双内核处理器可取代两颗独立处理器和一颗系统控制器，因此可缩减PCB大小和整体功耗；其次，双内核之间可以进行大带宽通信，因此两颗内核可通过高速内部总线来交换信息，而非低速的PCI总线。第三，存储器带宽得到了扩展，并降低了延迟。第四，双内核架构可使两个内核保持高度的缓存一致性，因为某一内核可将其缓存中的最新数据直接快速拷贝到另一内核中，而无需通过存储器。 

     不难看出，随着嵌入式处理器的应用范围日益扩大，嵌入式处理器在不增加功耗的情况下，无疑将带来性能与系统带宽的量变飞跃。飞思卡尔的MPC8641D处理器集成了先进的高速接口，将更好地满足下一代无线基础架构、接入/聚合、企业路由及普及计算等带宽密集型应用的需要。
(飞思卡尔半导体)