Multi-MIPS
Mit den Multi-Core-Netzwerk-Service-Prozessoren Octeon+ erweitert Cavium seine erfolgreiche Prozessorreihe mit MIPS64-Architektur
Mit dem Aufkommen generischer Multi-Core Prozessoren in den letzten Jahren und dem Versprechen größerer „Kerndichte“ in zukünftigen Produkten taucht fast zwangsläufig die Frage auf, wie gut sich derartige CPUs für den Einsatz in Netzwerk-Equipment wie Router eignen. Schließlich sind ja auch spezialisierte Netzwerkprozessoren nichts anderes als Multi-Core-CPUs, allerdings ausgestattet mit netzwerkspezifischem Instruktionssatz, Hardwarebeschleunigung und extrem schnellem Speicher. Dieser Aufwand zeigt sich natürlich in erhöhter Performance, allerdings um den Preis spezifischer Entwickler-Expertise und eingeschränkter Portierbarkeit.Viele Hersteller von Netzwerksystemen liebäugeln daher mit Plattformen, die möglicherweise nicht die absolute Spitzenperformance beim TCP-Durchsatz haben, dafür aber schnellere Entwicklungszyklen ermöglichen und weniger fokussiertes Entwicklerwissen benötigen. Cavium hat auf diesen Trend reagiert und bringt nun mit seiner neuen Multi-Core MIPS64-Familie Octeon+ genau dieses auf den Markt: einen generischen Mehrkern-Prozessor mit bekannter Architektur und breiter Softwarebasis, ergänzt durch HW-Beschleuniger zur Entlastung der Kerne in Sachen TCP/IP-Processing.
Octeon+
Die Single- und Dual-Core Prozessoren der CN50xx Familie bieten etwa doppelte Performance im Vergleich zu den marktführenden Octeon CN30xx-CPUs, und zwar bei vollständiger Pin- und Software-Kompatibilität. Vor allem in Tier-1 Netzwerk-Equipment werden diese Bausteine bevorzugt eingesetzt, wie beispielsweise PON/FTTX-Gateways, Enterprise-Router und –Switches, UTM-Anwendungen, 802.11n WLAN-Accesspoints, VoIP Gateways, Control-Plane-Adapterkarten oder IP-Settop-Boxen, also Anwendungen, in denen Netzwerk- und Kommunikations-Protokolle bedient werden wollen und die hohe Flexibilität in Sachen Upgrades und neue Features verlangen. OEM-Hersteller in diesem Produktsegment verlangen höheren Datendurchsatz, da sich die Übertragungsbandbreiten auf den lokalen aber auch den Weitverkehrsnetzen kontinuierlich erhöhen. Zudem werden natürlich neue Funktionen nachgefragt, so dass z.B. Quality-Of-Service-Features oder Verschlüsselung in Hardware bei niedriger Leistungsaufnahme heute obligatorsich sind.
Die xPON/FTTx Gateways der nächsten Generation verwandeln sich immer mehr zu Service-Plattformen mit performanten WAN-Schnittstellen und ebenso schnellen LAN-Ports, von denen selbstverständlich verlangt wird, Triple-Play-Dienste zu bieten, also Sprach- und Videoübertragung – selbstverständlich mit Quality–of-Service sowie den üblichen Datentransfer zum Surfen im Internet. Darüber hinaus sollten die Gateways auch über Storage-Fähigkeiten verfügen, um als NAS zu dienen und für die lokale Drahtlos-Anbindung einen 802.11n Accesspoint beinhalten.
Für Unternehmens und SME-Router werden zusätzlich zur Unterstützung hoher Übertragungsraten zunehmend auch Eigenschaften wie L3-L7-Security, Firewall, VPN, IDP und Schutz vor Viren nachgefragt. Im Markt der drahtlosen Access-Points schreitet die Implementierung von 802.11n vorwärts mit der Folge eines erhöhten Bedarfs an Datendurchsatz, Sicherheits- und QoS-Features bei gleichzeitig sinkendem Leistungsbudget, um solche Einrichtungen auch über Power-Over-Ethernet (PoE) versorgen zu können. Die neuen Single-Core und Dual-Core Prozessoren der Octeon plus CN50XX MIPS64 Familie adressieren diesen Bedarf ein einer skalierbaren Weise und bleiben dabei softwarekompatibel zum existierenden Octeon-Angebot.
OCTEON Plus CN50XX Embedded Prozessoren
Die Octeon CN50xx Familie besteht aus software- und pinkompatiblen Prozessoren mit einem oder 2 cnMIPS-Kernen (300 – 700MHz), integriertem 128 KByte L2-Cache und DDR2-Memory-Controller. Des Weiteren sind moderne Schnittstellen wie USB 2.0, 3 x Gigabit Ethernet, TDM/PCM und PCI integriert. Zudem enthalten die Bausteine Hardwarebeschleuniger für TCP-Paket-Verarbeitung mit Security- und QoS-Unterstützung sowohl auf der Seite eingehender als auch ausgehender Daten (Ingress & Egress) und ermöglichen damit sehr leistungsfähige Video-, Sprach- und Datenverarbeitung. Die Controller der CN50xx Familie bieten einen Datendurchsatz von 2 Gbit/s bei IP-Forwarding mit aktivierter NAT , 1 Gbit/s für VPNs, mehr als 350 Mbit/s bei WLAN 802.11n mit zustandsgesteuertem TCP und bis zu 40 MByte/s NAS-Performance in einem einzigen Chip und erreicht so ein führendes Preis/Leistungsverhältnis sowie Leistung je Watt.
- Abbildung 1: Blockdiagramm eines Octeon+ Prozessors.
OCTEON Plus CN50XX Single and Dual Core MIPS64 Processor
Optionen:- Speed Grade (300 = 300MHz, 400 = 400MHz, 500 = 500MHz, 600 = 600MHz, 700 = 700MHz)- Option code for device family listed below: SCP = Secure Communication Processor: Includes, encryption, networking, TCP acceleration and QoS CP = Communication Processor: Includes high performance packet processing, TCP acceleration and QoS
Die CPU-Architektur basiert auf MIPS64 in Version 2 mit einer „dual-issue“, 5+ Stage-Pipeline, 90nm Technologie, Big- und Little-Endian-Support, einer ausgefeilten Branch-Prediction, 32kByte I-Cache, 16-KByte D-Cache, einer hoch leistungsfähigen, kohärenten Speicher-Schnittstelle und sehr differenziertem „conditional clocking“ zur Optimierung der Leistungsaufnahme.
Alle CN50XX-Prozessoren haben in Erweiterung der MIPS-Architektur integrierte Hardwarebeschleunigung zur Paketverarbeitung, Quality-Of-Service (QoS) sowie TCP und sind zudem mit optionaler Beschleunigung kryptographischer Funktionen einschließlich AES-GCM, SHA-2, RSA, DH und Unterstützung aufkommender Verschlüsselungsstandards für den Wireless-Bereich wie KASUMI und dem „storage data-at-rest“ Krypto-Standard AES-XTS ausgestattet.
Breite Softwareunterstützung
Da die MIPS-Architektur zu den Urgesteinen der Prozessortechnik zählt, existiert eine breite Softwareunterstützung am Markt. Cavium selbst bietet ein SDK für SMP Linux 2.6 mit einer GNU-Toolchain, Debugger-Werkzeugen, Co-Prozessor-APIs und jede Menge Referenz-Software für Wired- und Wireless-Networking-Applikationen sowie Storage und Service-Provider-Anwendungen. Darüber hinaus werde die Single-Core und Dual-Core OCTEON MIPS64 Prozessoren von zahlreichen Partnerfirmen unterstützt, u.a. sind das Arada Systems, D2 Tech, Entropic, Jungo, Kaspersky, Teknovus, WLAN, HPNA, UWB und Video-Encode / Decode Provider.
- Abbildung 2: Octeon-Prozessoren mit ihrer MIPS64 Architektur werden mit BSPs unter zahlreichen Betriebssystemen wie Linux oder VxWorks unterstützt.
