Intel 嵌入式處理器相關(guān)知識(shí)簡(jiǎn)介

Intel嵌入式處理器是目前最強(qiáng)勁的移動(dòng)處理器，廣泛應(yīng)用于PDA、智能手機(jī)、PMP等嵌入式產(chǎn)品中。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展Intel 嵌入式處理器的種類繁多，功能也更加強(qiáng)勁。英特爾(Intel)公司是PC、服務(wù)器和筆記本電腦市場(chǎng)上桌面處理器和芯片組的領(lǐng)先供應(yīng)商。除了上述市場(chǎng)以外，英特爾還積極將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到包括嵌入式應(yīng)用和電信市場(chǎng)在內(nèi)的其它市場(chǎng)領(lǐng)域。本文介紹Intel 嵌入式處理器相關(guān)知識(shí)。

Intel Pentium 4 嵌入式處理器系列

Intel Pentium 4 處理器和Intel Pentium 4 -M 處理器在嵌入式市場(chǎng)中的應(yīng)用發(fā)展很快。Intel Pentium 4 處理器和Intel Pentium 4 -M 處理器對(duì)于為交互式客戶終端設(shè)備、通信、工業(yè)自動(dòng)化等垂直市場(chǎng)中的應(yīng)用提供解決方案非常理想。Intel Pentium 4 -M 處理器為那些散熱要求更為苛刻的應(yīng)用，如Compact PCI主板、刀片式服務(wù)器、1U通信設(shè)備和交互式客戶端設(shè)備，提供了功耗更低的解決方案。針對(duì)嵌入式市場(chǎng)，英特爾Pentium 4處理器有多種時(shí)鐘頻率(1.7、2、2.4和2.6 GHz)，從而使其可滿足目前幾乎所有應(yīng)用計(jì)算的要求。

Intel Pentium 4 處理器系列采用了Intel NetBurstTM微架構(gòu)。Intel Pentium 4 處理器可以使用Intel 845、Intel 845E 和Intel 845GV 芯片組。Intel Pentium 4-M 處理器可使用Intel 845E芯片組。Intel 845 和845E 芯片組可支持高達(dá) 2GB單通道 (DDR 200 或DDR 266) ECC DDR存儲(chǔ)器。英特爾公司開(kāi)發(fā)了針對(duì)845E芯片組的可調(diào)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)指南，從而可在單個(gè)平臺(tái)中同時(shí)支持Pentium 4 處理器和Pentium 4-M 處理器。這意味著更換處理器時(shí)只需要更換主板上的穩(wěn)壓器模塊就可以了，或者如果采用電壓可調(diào)的穩(wěn)壓器，只需要調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器電壓就可以了。這樣就可以在單個(gè)平臺(tái)上同時(shí)支持兩種類型的處理器?？烧{(diào)電壓設(shè)計(jì)指南中為相應(yīng)的嵌入式平臺(tái)提供了更大的靈活性。

Intel XeonTM處理器和低功電壓Intel Xeon處理器

集成有 512 KB L2 cache 的Intel Xeon處理器采用了Intel NetBurst微架構(gòu)和超級(jí)線程技術(shù)，因此可為那些需要最高處理性能的通信應(yīng)用提供高性能的解決方案。此類通信應(yīng)用包括Web服務(wù)器、存儲(chǔ)(NAS、SAN)、搜索引擎、電信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理、安全性、語(yǔ)音和負(fù)載平衡等等 。低電壓Intel Xeon處理器還具有更低的熱設(shè)計(jì)功率(TDP)，從而使其非常適合用于熱敏感的空間受限制的環(huán)境。這兩種處理器都可采用單處理器或雙處理器配置。配合 Intel E7500/E7501 芯片組可以提供極高的存儲(chǔ)器帶寬、超大存儲(chǔ)器空間以及高I/O性能。例如，可支持兩個(gè)DDR通道和最大16 GB存儲(chǔ)器空間，6個(gè)PCI-X總線可支持多個(gè)千兆位以太網(wǎng)端口。此外，基于Intel E7500芯片組的平臺(tái)還可提供通信設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施所需要的RASUM(可靠性、可用性、可維護(hù)性、可用性和可管理性)功能。這些功能包括：針對(duì)存儲(chǔ)器的采用 Chipkill技術(shù)的ECC、為所有高性能I/O提供ECC、在所有關(guān)鍵部件上通過(guò)SMBus目標(biāo)接口提供帶外可管理能力、存儲(chǔ)器刷新和自動(dòng)初始化、處理器熱監(jiān)控和熱插撥PCI。

對(duì)于嵌入式應(yīng)用來(lái)說(shuō)， Intel Xeon 處理器還提供 2.0 和2.4 GHz的芯片，低電壓Intel Xeon 處理器還提供1.6 GHz的芯片。

Intel CeleronTM處理器 低功耗、超低功耗和超低電壓

在入門級(jí)嵌入式應(yīng)用中，除了需要適合入門級(jí)平臺(tái)的成本具有競(jìng)爭(zhēng)力的處理器和芯片組以外，目前的趨勢(shì)是采用更薄的設(shè)計(jì)使機(jī)箱更緊湊，采用散熱小的器件實(shí)現(xiàn)無(wú)風(fēng)扇運(yùn)行。同時(shí)，處理器還必須能夠支持多種操作系統(tǒng)和應(yīng)用，并且不會(huì)犧牲太多的性能。根據(jù)入門級(jí)嵌入式平臺(tái)的苛刻要求，英特爾公司推出了極具成本競(jìng)爭(zhēng)力的頻率為300、400、650 MHz的超低電壓和超低功耗Intel Celeron 處理器。低功耗、超低功耗和超低電壓的Intel Celeron處理器中，小型BGA2封裝的時(shí)鐘頻率為300和400 MHz，帶有 128K的L2 Cache，采用 FCBGA 封裝的時(shí)鐘頻率為400和650 MHz 并且有 256K的片上L2 cache。新的400 MHz和650 MHz處理器非常適合通信設(shè)備，如網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)設(shè)備、Web板和其它需要低功耗和較少器件數(shù)的應(yīng)用，包括交互式客戶端、工業(yè)膝上計(jì)算機(jī)等。

工作在400 MHz和650 MHz的 超低電壓(ULV) Intel Celeron處理器為集成圖像應(yīng)用提供了更多的選擇，它們可配置Intel 815E 芯片組或外形更小的的Intel 440MX芯片組使用。

超級(jí)線程

嵌入式服務(wù)器、通信基礎(chǔ)設(shè)施和通信設(shè)備現(xiàn)在都在使用多線程應(yīng)用來(lái)處理來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)或網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)媒體流。甚至高端終端/客戶端設(shè)備也在使用多線程技術(shù)，并且同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不相關(guān)的任務(wù)。Intel Xeon 處理器，低電壓Intel Xeon 處理器以及 Intel Pentium 4 處理器在這個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)提供了優(yōu)越的性能。

當(dāng)執(zhí)行由IA-32指令組成的典型代碼時(shí)，平均僅用到Intel NetBurst微架構(gòu)中35%的執(zhí)行資源。為更有效地使用這些執(zhí)行資源，超級(jí)線程技術(shù)支持同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)任務(wù)，或者兩個(gè)不同的應(yīng)用或同一應(yīng)用的兩個(gè)線程。 CPU維持兩個(gè)處理器的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，即在同一個(gè)物理處理器上模擬出兩個(gè)邏輯處理器并共享同一物理處理器的資源?？稍趦蓚€(gè)邏輯處理器間切換執(zhí)行過(guò)程，如指令提取和提供、緩存及失效、以及在兩個(gè)邏輯處理器間同時(shí)共享快速執(zhí)行引擎和緩存。對(duì)于多線程代碼，超級(jí)線程技術(shù)通過(guò)更多地利用執(zhí)行資源提高了指令處理的速度。當(dāng)執(zhí)行多線程操作系統(tǒng)和應(yīng)用代碼時(shí)，這一技術(shù)可使性能比沒(méi)有采用超級(jí)線程技術(shù)的可比IA-32處理器的性能提高多達(dá)30%。

基本上，嵌入式應(yīng)用，如NAS、SAN、防火墻/安全應(yīng)用等，都要完全利用超級(jí)線程技術(shù)來(lái)提供I/O數(shù)據(jù)和語(yǔ)音處理性能。

針對(duì)嵌入式應(yīng)用的熱解決方案

英特爾不斷發(fā)布專門針對(duì)嵌入式應(yīng)用的熱設(shè)計(jì)指南，包括針對(duì)1U通信設(shè)備、防火墻/安全/NAS應(yīng)用、終端/客戶端，以及刀片服務(wù)器應(yīng)用的熱設(shè)計(jì)指南。通常，嵌入式應(yīng)用需要更為嚴(yán)格的熱解決方案，即要求熱解決方案的尺寸要小，又要能夠及時(shí)將高性能處理器產(chǎn)生的熱量散出。

英特爾開(kāi)發(fā)了Intel Pentium 4 處理器和Intel Pentium 4-M處理器1U/雙插槽熱設(shè)計(jì)指南。這一熱設(shè)計(jì)指南中建議的熱解決方案所采用的是熱設(shè)計(jì)功率(TDP)為 35 W的Pentium 4-M處理器和TDP為59.8W 的 Pentium 4 處理器。 1U 動(dòng)態(tài)散熱器可從Cooler Master和Sanyo-Denki公司獲得。

超低電壓Intel Celeron 400/650MHz 處理器支持在入門級(jí)低成本嵌入式應(yīng)用中的無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)。使用無(wú)風(fēng)扇技術(shù)可以獲得更高的可靠性，因?yàn)槔每諝獾淖匀粚?duì)流來(lái)散熱，避免了風(fēng)扇引起的故障。使用無(wú)風(fēng)扇技術(shù)同時(shí)還可獲得比同類產(chǎn)品更好的性能。超低電壓 Celeron 400 MHz 處理器 (0.13 )特別適合用于需要利用自然對(duì)流進(jìn)行冷卻的環(huán)境。利用相對(duì)小的鋁散熱器和適當(dāng)?shù)臋C(jī)箱通風(fēng)，可以較容易地達(dá)到所需要的熱阻值。在較低的環(huán)境溫度下，還有可能利用自然對(duì)流冷卻方式來(lái)冷卻650 MHz 的處理器。

熱監(jiān)控功能

Intel Xeon處理器系列和Intel Pentium 4 處理器系列都具有熱監(jiān)控功能，以保證處理器不會(huì)因?yàn)檫^(guò)熱而損壞。采用的0.13微米工藝制造的處理器中都增加了熱監(jiān)控功能。這一功能允許嵌入式系統(tǒng)人員設(shè)計(jì)更低成本的熱解決方案，同時(shí)又不會(huì)犧牲系統(tǒng)完整性或可靠性。熱控制電路(TCC)利用位于處理器片芯上在工廠已經(jīng)調(diào)整好的精確溫度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。不需要任何額外硬件或軟件，幾乎在任何情況下TCC都可以將處理器的片芯溫度控制在工廠確定的范圍內(nèi)。這允許在決定處理器和系統(tǒng)散熱解決方案時(shí)，只需考慮實(shí)際應(yīng)用的正常功率預(yù)算就可以，而不需要采用處理器的最大功耗。

TCC 對(duì)處理器控制的控制是通過(guò)調(diào)制(啟動(dòng)和停止)處理器內(nèi)核時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一旦內(nèi)部片芯溫度非常接近處理器溫度界限，熱監(jiān)控功能就啟動(dòng)。TCC電路通過(guò)以特定的占空比來(lái)停止處理器內(nèi)核時(shí)鐘來(lái)調(diào)制處理器內(nèi)核時(shí)鐘。一旦溫度回復(fù)到非臨界水平，調(diào)制過(guò)程中止，TCC電路也停止活動(dòng)。