QorIQ

フリースケール・セミコンダクター社（2015年後半にNXPセミコンダクターズ社に買収）は、ネットワークインフラストラクチャOEMが接続デバイス、大規模データセット、厳重なセキュリティ、リアルタイムサービス、ますます予測不可能なネットワークトラフィックパターンといった市場動向に対応するために必要な柔軟性と拡張性を提供するとされるネットワークプロセッサシステムアーキテクチャを発表した。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

P1シリーズは、ゲートウェイ、イーサネット スイッチ、無線 LAN アクセス ポイント、および汎用制御アプリケーション向けに設計されています。これは、400 MHz から 800 MHz のデバイスに対応するエントリー レベルのプラットフォームです。PowerQUICC II ProおよびPowerQUICC III プラットフォームの後継として設計されています。チップには、ギガビット イーサネットコントローラ、2 つのUSB 2.0コントローラ、セキュリティ エンジン、 ECCをサポートする32 ビットDDR2およびDDR3メモリ コントローラ、デュアル 4 チャネルDMAコントローラ、SD / MMCホスト コントローラ、およびSerDesレーン、PCIe、SGMIIインターフェースとして構成できる高速インターフェースなどの統合機能が含まれています。チップは、P2 ファミリ プロセッサとピン互換性のある 689 ピン パッケージにパッケージ化されています。^{[ 6 ] [ 7 ]}

• P1010 – 800MHz のe500コア1基、256kBのL2キャッシュ、4つのSerDesレーン、3つのギガビットイーサネットコントローラ、および従来の電話アプリケーション向けのTDMエンジンを搭載しています。
• P1011 – 800MHz のe500コア1基、256kBのL2キャッシュ、4つのSerDesレーン、3つのギガビットイーサネットコントローラ、および従来の電話アプリケーション向けのTDMエンジンを搭載しています。
• P1020は、800MHzのe500コアを2基 、256kBの共有L2キャッシュ、4つのSerDesレーン、3つのギガビットイーサネットコントローラ、およびTDMエンジンを搭載しています。

P2シリーズは、ネットワーク、通信、軍事、産業市場における幅広いアプリケーション向けに設計されています。特に厳しい屋外環境に適した、接合部許容範囲が-40～125 ℃ の高品質部品で提供されます。800MHzから1.2GHzまでのデバイスを備えたミドルレベルプラットフォームです。PowerQUICC II ProおよびPowerQUICC III プラットフォームの後継として設計されています。チップには、512kB L2キャッシュ、セキュリティエンジン、3つのギガビットイーサネットコントローラ、USB 2.0コントローラ、 ECCをサポートする64ビットDDR2およびDDR3メモリコントローラ、デュアル4チャネルDMAコントローラ、SD / MMCホストコントローラ、および3つのPCIeインターフェイス、2つのRapidIOインターフェイス、2つのSGMIIインターフェイスとして構成できる高速SerDesレーンなどの統合機能が含まれています。チップは、P1ファミリプロセッサとピン互換性のある689ピンパッケージにパッケージ化されています。^{[ 6 ] [ 8 ]}

• P2010 –  1.2GHzコアを1つ搭載
• P2020 –  1.2GHzコアを2基搭載し、L2キャッシュは共有。

P3シリーズは、スイッチングとルーティング用に設計された中性能のネットワークプラットフォームです。P3ファミリーはマルチコアプラットフォームを提供し、CoreNetコヒーレンシーファブリックで接続された、同一チップ上に最大4つのe500mcコアを最大1.5GHzの周波数でサポートし ます。チップには、統合L3キャッシュ、メモリコントローラ、 DUART、GPIO、USB 2.0などの複数のI/Oデバイス、セキュリティおよび暗号化エンジン、オンチップイベントをスケジューリングするキューマネージャ、および複数のギガビットイーサネット、 10ギガビットイーサネット、RapidIO、またはPCIeインターフェイスとして構成可能なSerDesベースのオンチップ高速ネットワークなどの統合機能が含まれています。^{[ 9 ]}

P3ファミリープロセッサは、P4およびP5と同じ物理パッケージを採用しており、ソフトウェア面でも下位互換性があります。P3プロセッサは、1.3GHzの 64ビットDDR3メモリコントローラ、ネットワーク用の18レーンのSerDes、パケット処理およびスケジューリング用のハードウェアアクセラレータ、正規表現、RAID、セキュリティ、暗号化、およびRapidIOを備えています。

これらのコアはハードウェアハイパーバイザによってサポートされており、対称モードまたは非対称モードで実行できます。つまり、コアはオペレーティングシステムを同時に、または個別に実行および起動でき、他のオペレーティングシステムやアプリケーションに影響を与えることなく、コアとデータパスを個別にリセットおよびパーティション分割できます。

• P2040
• P2041
• P3041 – 1.5GHzコア4 基、コアあたり128kBのL2キャッシュ、1.3GHz  64ビットDDR3コントローラ1基。45nm プロセスで製造され、消費電力は12W。

P4シリーズは、バックボーンネットワークおよびエンタープライズレベルのスイッチングとルーティング向けに設計された高性能ネットワークプラットフォームです。P4ファミリーは、最大8つのe500mcコアを同一チップ上に最大1.5GHzの周波数でサポートし 、CoreNetコヒーレンシーファブリックで接続された、極めてマルチコアなプラットフォームを提供します。このチップには、統合されたL3キャッシュ、メモリコントローラ、 DUART、GPIO、USB 2.0などの複数のI/Oデバイス、セキュリティおよび暗号化エンジン、オンチップイベントをスケジュールするキューマネージャ、および複数のギガビットイーサネット、 10ギガビットイーサネット、RapidIO、またはPCIeインターフェイスとして構成可能なSerDesベースのオンチップ高速ネットワークなど、その他の統合機能が含まれています。

これらのコアはハードウェアハイパーバイザによってサポートされており、対称モードまたは非対称モードで実行できます。つまり、コアはオペレーティングシステムを同時に、または個別に実行および起動でき、他のオペレーティングシステムやアプリケーションに影響を与えることなく、コアとデータパスを個別にリセットおよびパーティション分割できます。

• P4080 – 8 つの e500mc コアを搭載し、各コアには 32/32kB の命令/データ L1 キャッシュと 128  kB の L2 キャッシュがあります。このチップには、それぞれ 64 ビット DDR2/DDR3 メモリ コントローラに接続された 1 MB の L3 キャッシュが 2 つ搭載されています。このチップには、パケットの解析と分類、暗号化と正規表現 パターン マッチングの高速化が可能なセキュリティおよび暗号化モジュールが含まれています。このチップは、最大 8 つのギガビット イーサネット コントローラと 2 つの 10 ギガビット イーサネット コントローラ、3 つの 5 GHz PCIe ポート、および 2 つの RapidIO インターフェイスで構成できます。また、2 つの USB2 コントローラなど、さまざまな周辺接続機能も備えています。1.5 GHzで 30 W未満で動作するように設計されています。このプロセッサは 45 nm SOI プロセスで製造され、2009 年 8 月に顧客へのサンプル出荷が開始されました。^{[ 10 ]}    

ソフトウェア開発者やシステム設計者がQorIQ P4080を使い始めるのを支援するため、FreescaleはVirtutechと協力して、シリコンが入手可能になる前にチップのソフトウェアを開発、テスト、デバッグするために使用できるP4080用の仮想プラットフォームを作成しました。現在、このシミュレータはP4080専用であり、2008年に発表された他のチップには対応していません。^{[ 11 ]}

このプロセッサはネットワークエンジンの完全なセットを備えているため、通信システム（LTE eNodeB、EPC、WCDMA、BTS）に使用できます。そのため、Freescaleと6WINDは6WINDのパケット処理ソフトウェアをP4080に移植しました。^{[ 12 ]}

P5シリーズは、最大2.5GHzまで拡張可能な高性能64ビットe5500 コアをベースとしており、多数の補助アプリケーション処理ユニット（APU）とCoreNetファブリックを介したマルチコア動作を可能にします。P5シリーズプロセッサは、P3およびP4と同じ物理パッケージを共有し、ソフトウェアの下位互換性も備えています。P5プロセッサは、1.3GHzの 64ビットDDR3メモリコントローラ、ネットワーク用の18レーンのSerDes、パケット処理とスケジューリング、正規表現、RAID、セキュリティ、暗号化、およびRapidIO用のハードウェアアクセラレータを搭載しています。

2010年6月に発表され、サンプルは2010年後半に入手可能となり、本格的な生産は2011年に開始される予定です。

用途は、ハイエンドのネットワーク制御プレーンインフラストラクチャ、ハイエンドのストレージネットワーク、複雑な軍事・産業機器など多岐にわたる。

• P5010 – シングルe5500 2.2GHz コア、1MB L3キャッシュ、シングル1.333GHz DDR3コントローラを搭載し、45nm プロセスで製造され、30Wの消費電力で動作します。
• P5020 – デュアルe5500 2.2GHz コア、デュアル1MB L3キャッシュ、デュアル1.333GHz DDR3コントローラを搭載し、45nm プロセスで製造され、30Wの消費電力で動作します。
• P5021 – デュアルe5500 2.4GHz コア、1.6GHz  DDR3/3Lメモリ搭載。2012年3月よりサンプル出荷開始。量産開始は2012年第4四半期を予定。
• P5040 – Quad e5500 2.4GHz コア、1.6GHz  DDR3/3Lメモリ搭載。2012年3月よりサンプル出荷開始。量産開始は2012年第4四半期を予定。

T4ファミリーは、e6500 64ビットデュアルスレッドコアを採用しています。

• T4240 – 最初に発表された製品で、12個のコア、3つのメモリコントローラ、およびその他のさまざまなアクセラレータを組み込んでいます。^{[ 15 ]}
• T4160 – T4240の機能削減版で、コア数は8個のみ、I/Oオプションも少なく、メモリコントローラも2個のみである。^{[ 15 ]}
• T4080 – T4240の機能削減版で、コア数は4つ、I/Oオプションも少なく、メモリコントローラも2つしかない。^{[ 15 ]}

T2シリーズは、e6500 64ビットデュアルスレッドコアを採用しています。

• T2080とT2081は、1.5～1.8GHzの速度で動作する4コアのプロセッサです 。81シリーズはパッケージが小さく、I/Oオプションが若干異なるため、I/Oピンの数が少なくなっています。^{[ 16 ]} T2081は、下位モデルのT104xおよびT102xとピン互換性があります。

T1ファミリーは、1.2～1.5GHzで動作するe5500 64ビットシングル、デュアル、クアッドコアを採用しており、 コアあたり256kBのL2キャッシュと256kBの共有CoreNet L3キャッシュを備えています。

• T1013 – シングルコア、4つのSerDesレーン、4つのGbit Ethernetポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 17 ]}
• T1014 – シングルコア、4つのSerDesレーン、4つのGbit Ethernetポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 17 ]}
• T1020 – デュアルコア、4つのギガビットイーサネットポート、および8ポートのギガビットイーサネットスイッチ^{[ 18 ]}
• T1022 – デュアルコア、5つのギガビットイーサネットポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 19 ]}
• T1023 – デュアルコア、4つのSerDesレーン、4つのGbit Ethernetポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 17 ]}
• T1024 – デュアルコア、4つのSerDesレーン、4つのGbit Ethernetポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 17 ]}
• T1040 – クアッドコア、8つのSerDesレーン、5つのギガビットイーサネットポート、8ポートギガビットイーサネットスイッチ。^{[ 18 ]}
• T1042 – クアッドコア、8つのSerDesレーン、5つのギガビットイーサネットポート、イーサネットスイッチなし。^{[ 19 ]}

QorIQ製品は、通信システムの制御プレーンとデータプレーンの設計において、いくつかの新たな課題をもたらします。たとえば、P4080のように4つまたは8つのコアを使用して毎秒数百万パケットの処理を実現する場合、非常に多くのコアでは異なるシステム設計が必要となるため、通常のソフトウェアスタックではシステムを拡張できません。 ^{[ 20 ]}シンプルさを回復しつつ最高レベルのパフォーマンスを実現するために、通信システムはコアの分離に基づいています。一部のコアは制御プレーンに使用され、他のコアは高速パスに基づいて再設計されたデータプレーンに使用されます。

フリースケールは、ネットワーク企業6WINDと提携し、QorIQプラットフォーム向けの高性能商用パケット処理ソリューションをソフトウェア開発者に提供する。^{[ 21 ]}