MC747AHX1000NB: Yüksek performanslı bir PowerPC Mimarlık İşlemcisinin Teknik Analizi ve Uygulamaları

Gömülü bilgi işlem ve ağ sistemleri alanında, işlemcilerin performansı, enerji verimliliği ve uyumluluğu genellikle bir tasarımın başarısı için çok önemlidir.MC747AHX1000NBMPC7447A serisinin önemli bir üyesi olarak NXP (eski adıyla Freescale) tarafından başlatılan, PowerPC mimarisine dayanan gelişmiş tasarımı, 1000MHz'lik yüksek çekirdek frekans ve zengin fonksiyonel özellikler sayesinde ağ cihazları, endüstriyel bilgi işlem ve diğer senaryolar için ideal bir seçim haline geldi. Bu makale, bu işlemcinin temel değerini teknik özellikler, spesifikasyon parametreleri, performans avantajları ve uygulama senaryoları gibi yönlerden kapsamlı bir şekilde analiz edecektir.

MC747AHX1000NB+Bomba

MC747AHX1000NB Genel Bakış

.MC747AHX1000NByüksek performanslı bir RISC mikroişlemciMPC7447A serisine ait dördüncü nesil PowerPC G4 mimarisine dayanan NXP tarafından geliştirildi. MPC7447'nin sağlam temelini oluşturan bu işlemci,Dinamik Frekans Anahtarı (DFS)ve sıcaklık diyotları, tam uyumluluğu korurken enerji verimliliğini ve termal yönetimi artırır.
Olarakpin uyumlugüncelleme,MC747AHX1000NB1.3V çekirdek voltajında güçlendirildiğinde mevcut tasarımlarda MPC7447'yi doğrudan değiştirebilir, bu da donanım modifikasyonlarına olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve sistem yükseltme maliyetlerini ve risklerini önemli ölçüde azaltır. Ağ oluşturma ve bilgi işlem sistemleri için özel olarak tasarlanan bu,süpercalar mimarisi, yüksek verimli uygulamaların taleplerini karşılayan çok seviyeli önbellekler ve çoklu yürütme birimleri.

MC747AHX1000NB Nitelikler

MC747AHX1000NB Pinout Detayları

Bu diyagram,MC747AHX1000NB360 HCTE BGA paketini kullanarak. Bölüm A, A'dan W'ye (satırlar) ve 1 ila 19 (sütun) etiketlenmiş tüm top ızgara dizisinin bir üst görüntüleme düzenini sağlar ve her bir pim konumunun net bir şekilde tanımlanmasına yardımcı olur. Bölüm B, paketin bir yan profilini verir ve iç kalıpların substrat ve kapsülleme içinde nasıl oturduğunu gösterir. Bu görüşler birlikte, yönetim kurulu montajı sırasında doğru yerleşimi ve oryantasyonu sağlamaya yardımcı olur ve çipin sistemin geri kalanına nasıl bağlandığını anlamaya yardımcı olur.

MC747AHX1000NB Blok Şeması

MC747AHX1000NBBlok diyagram PowerPC tabanlı mimarisini sergiler. Şube işleme birimi ve talimat kuyruğu gibi bileşenleri içeren bir talimat birimi vardır. Tamamlama birimi talimatın tamamlanmasını yönetir. Tamsayı birimleri, vektör birimleri ve yüzen bir nokta ünitesi gibi çoklu fonksiyonel birimler vardır. Bellek alt sistemleri önbellekleri (L1 ve Birleşik L2 önbellek denetleyicisi) ve kuyrukları içerir. Sistem veri yolu arayüzü harici sistemlere bağlanır. Zamanla ilgili sayaçlar, güç yönetimi ve hata ayıklama arayüzleri gibi ek özellikler, gömülü bilgi işlem ve ağ sistemi uygulamaları için işlevselliğini geliştirir.

MC747AHX1000NB JTAG Arayüz Bağlantısı

Diyagram, işlemciyi hata ayıklamak ve programlamak için çok önemli bir parça olan MC747AHX1000NB için JTAG arabirim bağlantısını göstermektedir.
Sinyalleri sıfırla:SüzenVeHresetVarsa hedef karttan elde edilebilen sinyaller bir Nor kapıdan birleştirilir. Bu, cihazın çeşitli koşullar altında düzgün bir şekilde sıfırlanmasını sağlar. .QackSinyal ayrıca bu sıfırlama sinyalleri ile etkileşime girerek genel sıfırlama mekanizmasına katkıda bulunur.
JTAG - Spesifik Pimler: Standart JTAG pinleri gibiTMS(Test Modu Seçimi),TDO(Test Veri Çıkışı),TDI(Test Veri girişi) veTCK(Test saati) mevcuttur.TMSJTAG State makinesindeki durum geçişlerini kontrol ederkenTDOVeTDISırasıyla veri çıkışını ve girişini kullanın veTCKJTAG işlemleri için saat sağlar. .TRST(Test sıfırlama) JTAG mantığını sıfırlamak için değiştirilebilen pim de dahildir.
Güç - İlgili ve Diğer Sinyaller:VDD_SENSEPIN, güç kaynağını izlemek için kullanılır. Ayrıca,Chkstp_outVeChkstp_inPimler, test sırasında işlemlerin duraklatılmasına ve devam ettirilmesine izin veren kontrol noktası işlevleriyle ilişkilidir. Çek - yukarı dirençler, esas olarak 10kΩ olanlarOV <Sub> dd </sub>, pimler aktif olarak düşük sürülmediğinde kararlı yüksek seviyeli sinyalleri korumak için kullanılır. Bazı pimler olarak işaretlenmişNC(Bağlı değil) Bu arayüz kurulumunda kullanılmayan bağlantıları belirtin.

MC747AHX1000NB Anahat Boyutları

Anahat boyutları şemasıMC747AHX1000NBtemel fiziksel özellikler sağlar. Üst yan görünüm, farklı bir A1 köşe göstergesine sahip dikdörtgen bir düzen gösterir. Boyutlar, ASME Y14.5M, 1994 standartlarına göre milimetre cinsinden ölçülür. D yönündeki toplam uzunluk, 25.00 mm'lik bir temel boyutla belirtilir. D1, D2 ve D3 gibi anahtar iç boyutlar, dahili bileşenlerin düzeninin anlaşılmasına yardımcı olur. E, E1, E2, E3 ve E4 gibi yükseklik ile ilgili boyutlar, paketin dikey profilini tanımlar. Alttaki bilyalı ızgara dizisi (BGA) düzeni, B boyutu ile belirtilen bir bilyalı çapı ile karakterizedir. Ek olarak, üst taraftaki kapasitör bölgesi, bileşen yerleştirme alanlarını gösteren işaretlenmiştir. Bu kesin boyutlar, MC747AHX1000NB'nin uygun entegrasyonunu sağlamak için baskılı devre kartının (PCB) tasarlanması için çok önemlidir.

MC747AHX1000NB Özellikler

1. Superscalar mimarisi ve paralel yürütme yeteneği

MC747AHX1000NBBirden çok talimatın paralel işlenmesini sağlayan yüksek performanslı bir süperskalar tasarımına sahiptir:

Talimat Akışı İşleme: L1 talimat önbelleğinden saat döngüsü başına 4'e kadar talimat getirebilir. Talimat kuyruğu (IQ), çeşitli yürütme aşamalarında eşzamanlı olarak 16'ya kadar talimatla 12 talimat tutabilir ve talimat verimini önemli ölçüde artırabilir.

Birden çok yürütme birimi: 4 tamsayı birimi, 5 aşamalı boru hattı yüzen nokta ünitesi (FPU), 4 vektör birimi (AltivEC ™ teknolojisini destekleyen) ve 3 aşamalı boru hattı/mağaza ünitesi (LSU) dahil olmak üzere 11 bağımsız yürütme birimi içerir. Bu, çoğu talimatı tek bir döngü içinde tamamlayarak tamsayı, kayan nokta ve vektör işlemlerinin paralel olarak yürütülmesini sağlar.

Şube tahmini: Hem statik hem de dinamik dal tahminini destekleyen 2048 giriş şube geçmiş tablosu (BHT) ve 128 giriş dalı hedef talimat önbelleği (Btic) ile donatılmıştır. Bu, dal gecikmesini büyük ölçüde azaltır ve program yürütme verimliliğini artırır.

2. Çok seviyeli önbellek sistemi: Verimli Veri Erişim Vakfı

Önbellek sistemi, işlemci performansı için "hızlandırıcı" olarak hizmet eder. MC747AHX1000NB, Harvard mimarisi tabanlı çok seviyeli bir önbellek tasarımı kullanıyor:

L1 önbellek: 32 kb'lik bir blok boyutu ve psödo-LRU (PLRU) yedek algoritması ile 32KB komut önbelleği ve 32KB veri önbelleğine bölün. Talimat önbelleği saat döngüsü başına 4 talimat verirken, veri önbelleği 4 kelimelik/döngü erişim oranlarını destekleyerek yüksek frekanslı yürütme taleplerini karşılıyor.

L2 önbellek: Birleşik 512KB'lık bir önbellek (talimatlar ve verilerle paylaşılır), 64 bayt hat boyutuna ve tamamen boru hatlı tasarıma sahip 8 yollu set-ilişkilendirici. 32 bayt veri, saat döngüsü başına L1 önbelleğine aktarır ve L1 önbellek kaçıranlarında sadece 9 saat döngüsü erişim gecikmesi ile bellek erişim darboğazlarını etkili bir şekilde hafifletir.

Önbellek özellikleri: Geri yazma/yazma modlarını (sayfa veya blok başına yapılandırılabilir), yazılım devre dışı bırakma/kilitleme ve veri önbelleğindeki MESI protokolü aracılığıyla donanım tutarlılığını korur ve çok işlemci sistemlerde veri senkronizasyonu sağlar.

3. Güç ve Termal Yönetim: Enerji Verimliliği için Akıllı Tasarım

Gömülü sistemlerin düşük güçlü gereksinimlerini karşılamak için MC747AHX1000NB, çoklu güç ve termal yönetim mekanizmalarını entegre eder:

Dinamik Frekans Anahtarı (DFS): Yazılım kontrollü çekirdek frekans ölçeklendirmesini yarıya kadar sağlar, performans ve enerji verimliliğini dengelemek için ışık yükleri sırasında güç tüketimini azaltır.

Çok Kuvvetli Modlar: NAP, uyku ve derin uyku olmak üzere üç düşük güçlü modu destekler. Derin uyku modu PLL saat kaynağını kapatır ve bekleme güç tüketimini en aza indirir (tipik olarak 3.2W).

Sıcaklık izleme: Yerleşik sıcaklık diyotları, gerçek zamanlı bağlantı sıcaklığı izleme sağlar ve proaktif termal yönetimin aşırı ısınma nedeniyle performans bozulmasını veya hasarı önlemesini sağlar.

Voltaj uyarlaması: Voltaj alımını destekleyerek 1.3V ± 50mV çekirdek voltajında çalışır ve çeşitli enerji verimliliği gereksinimlerine uyum sağlamak için çekirdek frekansını düşürürken güç tüketimini daha da azaltır.

4. Bellek Yönetimi ve Otobüs Arabirimi: Esnek ve Uyumlu Sistem Bağlantısı

Bellek Yönetim Birimi (MMU): 52 bit sanal adresleri ve 32/36 bit fiziksel adresleri destekleyen bağımsız öğretim ve veri MMU'ları. Karmaşık bellek eşleme ihtiyaçlarını karşılayan 128 giriş 2 yönlü set-ilişkilendiren TLB, 4KB sayfa, değişken boyutta bloklar ve 256MB segmentler için adres çevirileri.

Otobüs protokolleri: MPX'i ve 60x veri yolu protokolünün bir alt kümesini destekler, 36 bit adres veri yolu ve yüksek verimli veri aktarımı için 64 bit veri veri yolu aracılığıyla ana belleğe ve diğer sistem kaynaklarına bağlanır.

Çok işlemci desteği: MESI protokolü aracılığıyla önbellek tutarlılığını korur ve çok işlemci sistemlerde senkronizasyon gereksinimlerini karşılayan atom belleği işlemleri için "yük resperve/depo-koşullu" talimat çiftlerini destekler.

MC747AHX1000NB Uygulamalar

Ağ Aygıtları:Yönlendiriciler ve anahtarlar gibi çekirdek ağ cihazları, veri paketi yönlendirme ve protokol ayrıştırma işlemini işlemek için yüksek verim gerektirir.
Endüstriyel Hesaplama:Endüstriyel kontrol birimleri ve veri toplama sistemleri gerçek zamanlı bilgi işlem ve çoklu görev işleme ihtiyaçlarını karşılamaktadır.
Gömülü sunucular:Kenar bilgi işlem düğümleri ve küçük sunucular performans ve enerji verimliliğini dengeliyor.
Test ve ölçüm ekipmanı:Yüksek hassasiyetli cihazlardaki veri işleme modülleri kararlı bilgi işlem gücü ve ölçeklenebilirlik gerektirir.

MC747AHX1000NB Avantajları ve Dezavantajları

Avantajlar

Güçlü paralel işleme özelliği: Bir süpercalar mimarisi ve 11 bağımsız yürütme birimi (tamsayı, yüzen nokta, vektör ve yük/mağaza üniteleri dahil) ile donatılmış, çok eninci sınıf paralel yürütmeyi destekler. Saat döngüsü başına getirilen 4 talimat ve yürütme aşamasında aynı anda 16'ya kadar talimatla, talimat verimini önemli ölçüde iyileştirir, bu da veri paketi işlemesi ve gerçek zamanlı bilgi işlem gibi yüksek yük görevlerine uygun hale getirir.

Verimli önbellek sistemi: Hızlı erişim hızlarına sahip çok seviyeli önbellek tasarımı (32KB L1 talimatı + 32KB L1 Veri Önbelleği, 512KB L2 Birleşik Önbellek) ve düşük gecikme bellek erişim darboğazlarını etkili bir şekilde azaltır. MESI protokolü, çok işlemci sistemlerinde önbellek tutarlılığı sağlar ve veri senkronizasyon verimliliğini artırır.

Mükemmel Enerji Verimliliği Yönetimi: Dinamik frekans anahtarlamasını (DF'ler) ve çoklu düşük güç modlarını (şekerleme, uyku, derin uyku) entegre ederek yüke dayalı güç tüketiminin esnek ayarlanmasına izin verir. Derin uyku modu, gömülü sistemlerin düşük güç gereksinimlerini karşılayarak bekleme gücünü 3.2W'ye kadar en aza indirebilir.

Güçlü uyumluluk ve ölçeklenebilirlik: Bellek ve çevre birimlerine verimli bağlantı için 36 bit adres veri yolu ve 64 bit veri veri yoluyla MPX ve 60x veri yolu protokollerini destekler. Ayrıca sistem genişlemesini kolaylaştıran çok işlemci konfigürasyonlarını da destekler.

Güvenilir kararlılık özellikleri: Gerçek zamanlı sıcaklık izleme için yerleşik sıcaklık diyotları, voltaj azaltma desteği ile birleştirildiğinde, aşırı ısınma nedeniyle performans bozulmasını veya hasarı önleyerek sert ortamlarda kararlı çalışmayı önler.

Dezavantajlar

Tam yük altında nispeten yüksek güç tüketimi: Enerji tasarrufu mekanizmalarına sahip olmasına rağmen, güç tüketimi, 1000MHz maksimum frekansında çalışırken bazı yeni düşük güç mimarilerinden (kol tabanlı işlemciler gibi) daha yüksek olabilir;

Eski mimari: PowerPC mimarisine dayanan bir ürün olarak, ekosistemi ve yazılım desteği X86 veya AR gibi ana mimarilerinki kadar zengin ve güncellenmez. Bu, yazılım geliştirme ve bakımının zorluğunu ve maliyetini artırabilir.

Modern işlemcilere kıyasla sınırlı işleme gücü: Yarıiletken teknolojisinin ilerlemesiyle, modern işlemciler (çok çekirdekli ARM Cortex-A serisi veya Intel Xeon D gibi) daha yüksek çekirdek sayılarına ve daha gelişmiş mikro mimarilere sahiptir.MC747AHX1000NB Genel işlem performansı açısından, özellikle çok iş parçacıklı görevlerde.

Daha büyük paket boyutu: BGA paket tasarımı, yüksek pim yoğunluğu sağlarken, daha karmaşık PCB düzeni ve üretim işlemleri gerektirebilir ve küçük boyutlu gömülü cihazlar için tasarımın zorluğunu artırabilir.

MC747AHX1000NB alternatifleri

MC747AHX1000NB Kategori-PowerPC Mimarlık İşlemci

PowerPC mimarlık işlemcileri RISC (azaltılmış talimat seti hesaplama) mikroişlemcilerdir1993 yılında IBM, Apple ve Motorola tarafından ortaklaşa geliştirildi. Yüksek performans, düşük güç tüketimi ve güçlü ölçeklenebilirlik ile karakterize edilen, verimli paralel hesaplama için simetrik çok işlemeyi (SMP) destekleyen çok aşamalı boru hatlarıyla süpercalar tasarımlarını benimserler.
Anahtar teknik özellikler arasında AltivEC vektör işleme teknolojisi (multimedya ve sinyal işleme geliştirme), çok seviyeli önbellek hiyerarşileri (bellek gecikmesini azaltma) ve esnek veri yolu arayüzleri (çeşitli sistem mimarilerine uyum sağlama) bulunur.
Gömülü sistemlerde (endüstriyel denetleyiciler, ağ yönlendiricileri), tüketici elektroniğinde (erken Apple Mac'ler, Xbox 360 gibi oyun konsolları) ve havacılık/savunma alanlarında yaygın olarak kullanılır, gerçek zamanlı performans ve güvenilirlik konusunda mükemmeldir. Mobil pazarlarda kol tarafından gölgede bırakılsa da, PowerPC, istikrarlı, uzun vadeli işleme çözümleri gerektiren özel alanlarda hayati önem taşıyor.

MC747AHX1000NB üreticisi

Orijinal üreticisiMC747AHX1000NBFreescale Semiconductor ve bu ürün PowerPC G4 mimarisine dayanarak geliştirilen klasik MPC74XX serisine ait. Freescale 2015 yılında NXP Semiconductors tarafından satın alındıktan sonra, bu ürün serisi NXP tarafından miras alındı ve desteklenmeye devam ediyor ve şu anda NXP'nin gömülü işleme ürün hattının bir parçası.
Gömülü alana derinden katılan teknolojik bir öncü olarak, MC7447AHX1000NB'yi tasarlarken, Freescale yüksek performans ve güvenilirliği dengelemeye odaklandı: bir üst düzey boru hattı ve 512kB L2 önbelleği ile birleştirilmiş bir 1GHz ana frekansı, ağ tanımlarının yüksek sonuç gereksinimlerini karşılamak için; 360 pimli FCCBGA paketi (25x25mm), endüstriyel sınıf geniş sıcaklık aralıklarını (-40 ~ 105 ℃ kapsayan genişletilmiş modellerle) destekleyerek zorlu ortamlar için uygun hale getirir. NXP, devraldıktan sonra, resmi web sitesi kimyasal uyumluluk ifadeleri (ROHS, ELV gibi) ve orijinal fabrika stok kanalları (Shenzhen Huaxiong Semiconductor ve diğer ajanlar gibi) aracılığıyla endüstriyel kontrol, kenar hesaplama ve diğer senaryolarda ürünün sürekli tedarikini sağlayarak bu serinin uzun vadeli bakımını sürdürdü.
MC747AHX1000NB'nin (MPC7447'nin doğrudan yerini alabilir) PIN uyumlu tasarımının, Freescale'in müşterilerin göç maliyetlerini değerlendirmesini ve NXP'nin küresel tedarik zincirini (Amerika Birleşik Devletleri ve Hong Kong, Çin'deki depolar gibi) pazar pozisyonunu daha da belirlediğini belirtmek gerekir. ARM mimarisi yavaş yavaş popüler hale gelmiş olsa da, bu işlemci, PowerPC ekosisteminin istikrarına dayanarak gerçek zamanlı performans ve uyumluluk için katı gereksinimlere sahip niş alanlarda rekabet gücünü korur.

NXP'nin PowerPC mimarisinin klasik bir ürünü olarak,MC747AHX1000NBSuperscalar tasarımı, çok seviyeli önbellek ve dinamik enerji verimliliği kontrolü gibi teknolojileri entegre ederek 1000MHz frekansında performans ve güvenilirlik arasında mükemmel bir denge elde eder. PIN uyumluluğu ve zengin fonksiyonel özellikleri sadece mevcut sistemleri yükseltmek için uygun bir yol sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yeni tasarımlar için esnek seçenekler de getirmektedir. Ağ ve gömülü bilgi işlem alanlarında, bu işlemci şüphesiz performans, maliyet ve istikrarı dikkate alan ideal bir çözümdür.

SIC'nin sıcak satan ürünleri

71421la55j8                   Upd44165184bf5-e40-eq3-a              SST39VF800A-70-4C-B3KE           IS66WV1M16DBLL-55BLI-TR       AS4C32M16SB-7BIN          W25Q16FWSNIG

AS7C34098A-20JIN       752369-581-C               W957D6HBCX7I TR                   İs61lps12836ec-200b3li         MX25L12875FMI-10G               Qg82915pl

Ürün bilgileriSIC Electronics Limited. Ürüne ilgi duyuyorsanız veya ürün parametrelerine ihtiyacınız varsa, istediğiniz zaman bizimle çevrimiçi iletişime geçebilir veya bize bir e-posta gönderebilirsiniz: sales@sic-chip.com.

MC747AHX1000NB Sık Sorulan Sorular [SSS]

1. MC747AHX1000NB ne için kullanılır?

MC747AHX1000NB, multimedya cihazları, endüstriyel denetleyiciler ve iletişim ekipmanları gibi güvenilir performansa ihtiyaç duyan gömülü sistemlerde kullanılır. Çok fazla güce veya alana ihtiyaç duymadan veri işleme, ses/video görevleri ve sistem yönetimini işler.

2. MC747AHX1000NB, JTAG üzerinden hata ayıklamayı destekliyor mu?

Evet, öyle. Çip, COP başlığında bir JTAG arayüzü içerir, bu da test ve sorun giderme için bir hata ayıklayıcı bağlamanızı sağlar. Kurulum, sıfırlama, saat ve veri hatları için bağlantılar içerir, bu da geliştirme ve hata kontrolünü yönetmeyi kolaylaştırır.

3. MC747AHX1000NB zorlu ortamlarda çalışabilir mi?

Evet, 0 ° C ila 105 ° C arasında geniş bir sıcaklık aralığında çalışır. Bu, sıcaklıkların değişebileceği endüstriyel ayarlar da dahil olmak üzere hem iç hem de dış mekan ortamlarında kullanımı uygun hale getirir.

4. Chip hangi voltaj seviyelerini destekliyor?

1.8V ve 2.5V çift G/Ç voltajlarını destekler. Bu, tahtadaki farklı bileşenlere bağlanırken uyumluluğa yardımcı olur, böylece voltaj uyumsuzluklarına girmeden bir sistem oluşturabilirsiniz.

5. MC747AHX1000NB bir devre kartına monte edilmesi kolay mı?

Çip, modern montajda yaygın olarak kullanılan bir yüzey montaj 360 top FCCBGA paketinde gelir. Uygun yerleştirme ekipmanı gerektirse de, standart yapı işlemlerine iyi uyur ve kompakt kart tasarımlarına entegre edilmesi kolaydır.