如何區分CPU 淺談寬帶路由器處理芯片

寬帶路(lu)由(you)器的性(xing)能和檔次(ci)高(gao)低的標志，主(zhu)要由(you)處理器、內存和緩存來決定(ding)，寬帶路(lu)由(you)器的處理器同電腦主(zhu)板(ban)、CPU等產品一樣，是(shi)寬帶路(lu)由(you)器最核(he)心的器件。

隨著寬(kuan)帶(dai)(dai)網絡的逐步普(pu)及，寬(kuan)帶(dai)(dai)路(lu)由(you)器已經得到越(yue)來越(yue)廣泛的應用。寬(kuan)帶(dai)(dai)和(he)(he)窄帶(dai)(dai)比起來，最(zui)主要就(jiu)是(shi)個(ge)“快”字，所以大(da)家(jia)在(zai)選購寬(kuan)帶(dai)(dai)路(lu)由(you)器時，非(fei)常關(guan)心其性(xing)能怎(zen)么(me)樣。寬(kuan)帶(dai)(dai)路(lu)由(you)器的性(xing)能和(he)(he)檔次高(gao)低的標志，主要由(you)處(chu)理器、內存(cun)和(he)(he)緩(huan)存(cun)來決定(ding)。

寬(kuan)(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)的處(chu)理(li)器(qi)同(tong)電(dian)腦主板、CPU等產品(pin)一樣(yang)，是寬(kuan)(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)最核心的器(qi)件。處(chu)理(li)器(qi)的好壞直接影響(xiang)寬(kuan)(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)的性能，處(chu)理(li)能力差的處(chu)理(li)器(qi)，寬(kuan)(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)性能好不了，因此(ci)，在這里著(zhu)重分(fen)析一下寬(kuan)(kuan)帶(dai)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)所用(yong)處(chu)理(li)器(qi)的芯片。

一、認識寬帶路由器的處理器

處理器不分檔(dang)次高低，都是(shi)寬帶路由器的心臟。 一般來(lai)說，處理器主頻在(zai)100M或(huo)以下的屬于(yu)較低主頻，100M-200M屬于(yu)中等主頻，200M以上的屬于(yu)較高主頻。

通常在中(zhong)低端(duan)寬帶(dai)路(lu)由(you)器(qi)中(zhong)，處理(li)(li)器(qi)負責交換路(lu)由(you)信息、路(lu)由(you)表(biao)查找以及轉發數據包，處理(li)(li)器(qi)的能力直接影響路(lu)由(you)器(qi)的吞吐量(路(lu)由(you)表(biao)查找時間)和路(lu)由(you)計算能力(影響網(wang)絡路(lu)由(you)收斂時間)。

在高端寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)中，通常包轉(zhuan)發和查表由(you)(you)ASIC芯片完(wan)成，處理(li)器(qi)只實現路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)協(xie)議、計(ji)算路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)以及分發路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)表。由(you)(you)于技術的(de)發展(zhan)，寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)的(de)處理(li)器(qi)采用的(de)內核(he)種類很多。

二、寬帶路由器的處理器芯片

處(chu)(chu)理器(qi)一般(ban)采用(yong)x86、ARM7、ARM9、MIPS、Intel Xscale等。80186、ARM7內核處(chu)(chu)理器(qi)是第一代寬(kuan)帶路由(you)器(qi)的(de)典型配(pei)置，性能低，這樣的(de)寬(kuan)帶路由(you)器(qi)只適合普通家庭用(yong)戶，主流廠商均已(yi)不(bu)再使用(yong)。

ARM9和MIPS內核(he)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)是(shi)(shi)目前(qian)寬帶路由器(qi)主流配置，常(chang)見的(de)(de)ARM9分普通型(xing)的(de)(de)920T/922T/940T和增強(qiang)型(xing)的(de)(de)926E/946E/966E，而MIPS分2K、3K、4K系列，不同型(xing)號的(de)(de)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)性能(neng)會(hui)有(you)較大差異(yi)。Intel Xscale內核(he)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)是(shi)(shi)高級網(wang)絡(luo)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)，用(yong)于高端產品(pin)。一般處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)都是(shi)(shi)單(dan)處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)，采用(yong)多處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)分布(bu)式處(chu)(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)是(shi)(shi)高級處(chu)(chu)(chu)(chu)理器(qi)，性能(neng)高。

1. ARM

ARM是一家既不(bu)生產(chan)也不(bu)銷售芯(xin)片的公(gong)司(si)，是英國一家電(dian)子公(gong)司(si)的名字，全名是Advanced RISC Machine，成(cheng)立于1990年11月，是蘋果電(dian)腦，Acorn電(dian)腦集團和VLSI Technology的合資(zi)企業。Acorn曾推出世界上首(shou)個(ge)商用(yong)(yong)單芯(xin)片RISC處(chu)理器(qi)，而(er)蘋果電(dian)腦當(dang)時希望(wang)將RISC技(ji)術應(ying)用(yong)(yong)于自身系統，ARM微(wei)處(chu)理器(qi)新標(biao)準因此應(ying)運而(er)生。

它設(she)(she)計(ji)了大量(liang)高性能(neng)、廉價、耗(hao)能(neng)低(di)的(de)(de)(de)RISC處理器、相關技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)及軟件(jian)。該(gai)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)具有性能(neng)高、成本低(di)和能(neng)耗(hao)省的(de)(de)(de)特(te)點。它通過出(chu)售芯片(pian)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)授(shou)權，建立(li)起新型的(de)(de)(de)微處理器設(she)(she)計(ji)、生產(chan)和銷(xiao)售商業(ye)模(mo)式。這種商業(ye)模(mo)式取得極大的(de)(de)(de)成功，采用(yong)(yong)ARM技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)IP核的(de)(de)(de)微處理器遍及各類電(dian)子產(chan)品:汽(qi)車(che)、消費電(dian)子、成像、工業(ye)控制、海量(liang)存儲、網(wang)絡、安保和無(wu)線等市場，ARM技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)幾乎無(wu)處不(bu)在，ARM的(de)(de)(de)16/32位嵌入式處理器技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)是世界上應(ying)用(yong)(yong)最為普遍的(de)(de)(de)微處理器結構(gou)。

微(wei)處理器是ARM技術的重(zhong)中之重(zhong)，目(mu)前面向市(shi)場(chang)的有:

ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能(neng)耗(hao)、封(feng)裝式常規系統(tong)微型處(chu)理(li)器，配有高速(su)緩(huan)(huan)存(Cache)、內存管(guan)理(li)、寫緩(huan)(huan)沖和JTAG。廣泛應用于手(shou)持式計算、數據通信(xin)和消費類多媒體。

ARM940T、920T系列:低價、低能耗、高(gao)(gao)性能系統微處(chu)理(li)器(qi)，配有Cache、內存管理(li)和寫緩沖。應用于高(gao)(gao)級(ji)引擎管理(li)、保安系統、頂置盒、便攜計算機(ji)和高(gao)(gao)檔打印機(ji)。

StrongARM:性(xing)能很高、同時滿足常(chang)規應用需要的一種微處理器技術，與(yu)DEC聯合(he)研制，后來授(shou)權給Intel。SA110處理器、SA1100 PDA系統芯(xin)片和SA1500多媒體(ti)處理器芯(xin)片均采用了(le)這一技術。

ARM7500和ARM7500FE:高度集成(cheng)的(de)(de)單(dan)芯片RISC計算(suan)機，基(ji)于(yu)一(yi)個(ge)(ge)緩(huan)存式ARM7 32位內核，擁有內存和I/O控制器、3個(ge)(ge)DMA通道、片上視(shi)頻控制器和調色板以及立體聲端口;ARM7500FE則(ze)增加了一(yi)個(ge)(ge)浮點運算(suan)單(dan)元以及對EDO DRAM的(de)(de)支持。特別適合電(dian)視(shi)頂(ding)置盒和網絡(luo)計算(suan)機(NC)。

唯一沒有購買ARM授權的是Intel的老對頭AMD，因(yin)為Intel便攜(xie)式(shi)處理器采用的是StrongARM，而AMD則收購了Alchemy公司(si)與之抗衡，采用的是MIPS結(jie)構。

2. MIPS

MIPS技(ji)術公司(si)(si)是一家設計制造高性能、高檔次(ci)及嵌入式32位(wei)和64位(wei)處(chu)理器的廠(chang)商，在RISC處(chu)理器方面占有重要地位(wei)。1984年(nian)，MIPS計算機公司(si)(si)成(cheng)立。1992年(nian)，SGI收購了MIPS計算機公司(si)(si)。1998年(nian)，MIPS脫(tuo)離SGI，成(cheng)為(wei)MIPS技(ji)術公司(si)(si)。

MIPS公司設計RISC處(chu)理器(qi)始于二十世紀八十年代初，1986年推(tui)(tui)(tui)出(chu)R2000處(chu)理器(qi)，1988年推(tui)(tui)(tui)R3000處(chu)理器(qi)，1991年推(tui)(tui)(tui)出(chu)第一(yi)款64位商用微處(chu)器(qi)R4000。之后又陸續推(tui)(tui)(tui)出(chu)R8000(于1994年)、R10000(于1996年)和R12000(于1997年)等型號。

隨后，MIPS公司的戰略(lve)發生(sheng)變化，把(ba)重點放在嵌入(ru)式系統。1999年，MIPS公司發布MIPS32和(he)MIPS64架(jia)構標準，為未來(lai)MIPS處理器的開發奠定(ding)了基礎(chu)。新的架(jia)構集(ji)成了所有原來(lai)NIPS指(zhi)令集(ji)，并且增加了許多(duo)更強(qiang)大的功(gong)能。

MIPS公司(si)陸(lu)續(xu)開發(fa)了(le)高性能(neng)、低功耗的32位(wei)處(chu)(chu)(chu)理器內(nei)核(he)(core)MIPS324Kc與高性能(neng)64位(wei)處(chu)(chu)(chu)理器內(nei)核(he)MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司(si)發(fa)布(bu)了(le)針(zhen)對MIPS32 4Kc的版本以(yi)及64位(wei)MIPS 64 20Kc處(chu)(chu)(chu)理器內(nei)核(he)。如TL-R490寬帶路由(you)器就是采用MIPS 4K內(nei)核(he)處(chu)(chu)(chu)理器。

3. Intel Xscale

Intel的(de)(de)XScale RISC處(chu)理器源于獲(huo)得很大成功的(de)(de)ARM處(chu)理器(Advanced RISC Machines公司開發(fa)(fa))，在架構擴(kuo)展(zhan)的(de)(de)基礎上也保留(liu)了(le)對以往產品(pin)(pin)(主要(yao)指軟件(jian)產品(pin)(pin))的(de)(de)向下(xia)兼容(rong)性。在ARM推出一款時(shi)間之(zhi)后，DEC獲(huo)得了(le)許(xu)可并(bing)開發(fa)(fa)出他們(men)自己(ji)的(de)(de)高級版StrongARM。DEC和康柏合并(bing)后，StrongARM核心(xin)被Intel買走(zou)，開發(fa)(fa)出了(le)自己(ji)的(de)(de)兼容(rong)產品(pin)(pin)Xscale。

這(zhe)款產品功耗更低，系(xi)統伸縮(suo)性(xing)更好，同時核心頻(pin)率也得到了提高，目前400MHz的產品已經(jing)進入市場，而600、800Mhz的Xscale處理(li)器(qi)也將很快面世(shi)。同時，這(zhe)種處理(li)器(qi)還支(zhi)持高效通(tong)訊指令(ling)，可以和同樣架構處理(li)器(qi)之(zhi)間達到高速傳輸(shu)。

其(qi)中(zhong)一個主要的(de)擴(kuo)展(zhan)就是無線MMX，這是一種64位的(de)SIMD指令集(ji)，在新款(kuan)的(de)Xscale處理(li)器中(zhong)集(ji)成有SIMD協處理(li)器。這些指令集(ji)可以有效的(de)加快視頻、3D圖像、音頻以及其(qi)他SIMD傳統元素處理(li)。

三、處理器并非唯一的性能體現

寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)的處理器(qi)只(zhi)是寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)的一個(ge)部件，特別之處只(zhi)在于它是最核心的器(qi)件。寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)的處理器(qi)性能(neng)并(bing)不能(neng)完全反映路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)性能(neng)。寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)性能(neng)由(you)(you)(you)(you)路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)器(qi)吞吐(tu)量、時(shi)延和路(lu)(lu)(lu)由(you)(you)(you)(you)計算能(neng)力等指標體(ti)現。

寬(kuan)帶路由(you)器(qi)(qi)(qi)的(de)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)用得(de)差路由(you)器(qi)(qi)(qi)性能(neng)好(hao)不了(le)，但反過來(lai)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)好(hao)了(le)路由(you)器(qi)(qi)(qi)性能(neng)卻不一(yi)定好(hao)。處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)主頻只(zhi)是(shi)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)的(de)一(yi)個性能(neng)指標，要知道處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)性能(neng)，還必須了(le)解(jie)其(qi)總線(xian)(xian)寬(kuan)度(16位(wei)還是(shi)32位(wei))、Cache容量和(he)結(jie)構、內部總線(xian)(xian)結(jie)構、是(shi)單CPU還是(shi)多CPU分布式(shi)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)、運(yun)算模式(shi)等(deng)等(deng)，這些都會極大地(di)影響處(chu)(chu)理(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)性能(neng)。

這顆芯如(ru)此(ci)(ci)重要，但都(dou)是外(wai)國的，而我國的第一枚通訊(xun)領(ling)域高端路由交(jiao)換核心芯片——“華(hua)夏網芯”現在也出世(shi)了。據悉(xi)，“華(hua)夏網芯”擁有完全自主知識產(chan)權，此(ci)(ci)高新領(ling)域沒有“中國芯”的歷史自此(ci)(ci)宣告結束。