思科QuantumFlow处理器体系分析 : 弯曲评论

思科QuantumFlow处理器体系分析
作者老刘 | 2010-03-02 17:10 | 类型芯片技术,通讯产品 |58条用户评论 »
我也来说说我的思科QFP体系分析。希望Cisco的兄弟指点指点。
首席说过的一些QFP的一些分析我在这就不啰嗦了。
0. QFP是一个体系，而不是指单一的芯片。构成一个路由系统(ASR1000)需要cisco的4颗核心ASIC
multi-core packet processor chip
Traffic Manager(BQS)
Cypto
SPA aggregation ASIC
1. QFP ISA与微体系结构方面，Will已经说得很清楚了，Xtensa ISA与Cisco自己定制的微结构。

2. cache & on-chip packet memory
每个PPE拥有自己的
L1 D-cache 4KB 8way，但每个Thread专用2个way
L1 I-cache 16KB 8way。
40个PPE共享两个256KB的L2 I-Cache，L2作为D-Cache没有它的理由，数据包的局部性如何？
Will的报告上写得很明白，首席就是看不出来。
这两个256KB的L2 I-Cache如何组织的呢？难道是其中20个PPE用一个L2 I-Cache，另外的用第二个？
on-chip packet memory应该是1.2MB左右，为什么呢？Will的报告说总共20Mb SRAM，刨掉L1和L2 cache基本上就1.2MB。
3. TLB & cache coherency
TLB除了读写访问控制和地址翻译，还包括memory ordering属性控制。relaxed order和strong order。
支持软件cache coherency操作，比如flush, flush and invalidate…。我猜不支持hardware enforced的cache coherency？貌似支持cache预热或者叫stashing，也就是从crossbar来的消息响应数据能主动放入cache并valid cahce tag。
4. memory模型
weak order模型。但提供barrier, 串行化，原子操作支持。
5. 编程模型
Flat memory program model,这个大大的方便了C编程。Cisco的一个设计目标就是用C编写转发代码，而不是微码。外部RLDRAM通过TLB直接映射到处理器Thread地址空间，on-chip packet memory也可以直接映射到Thread地址空间，通过TLB同样可以映射外部memory作为C代码的栈空间（stack)，同样内部硬件加速器需要的寄存器(Control status registers)可以映射到Thread地址空间。
6. IPC
我猜IPC=1，文中说1200MIPS，PPE最高频率是1.2GHz。
7.包处理体系
基于中心share memory的pool型，不是pipeline型。它包括DISTRIBUTOR, on-chip packet memory, PPEs pool(40个处理器core）,lookup engine, TCAM, lock manager and  sequencer, GATHER/DMA, BQS.等等，当然离不开片外memory。
二层整个包对PPE可见，不仅仅是包头。这些硬件资源通过resource interconnect和memory interconnect进行通信。
8.互联体系
核心互联结构是基于crossbar switch的资源互联（resource interconnect)以及memory互联（memory interconnect）。
这个首席描述的不准确。有些memory操作没有必要走中心的resource interconnect，而是通过独立的memory interconnect通道，这样可以减小访存latency。比方说lookup engine和hash engine的memory访问。再比方说，L2 I-Cache也是通过独立的memory访问通道进行访存。这个memory控制器应该是个多端口，多Bank体系。如何保证高的内存bandwith和低的latency是高速网络处理器设计的核心问题之一。所以首席把L2 cache搁到这个crossbar上是不对的。
crossbar资源互联(resource interconnect)至少有DISTRIBUTOR, on-chip-packet memory, PPEs, lock manager, GATHER, memory controller, TCAM controller, lookup engine。
资源互联（resource interconnect)是基于message passing机制的。消息报文包括源、目的地址，命令和数据。通过message request(消息请求包）和message respond（消息响应包）来完成通信。
Will的报告已经告诉我们PPE如何连接到crossbar上。每个PPE通过一个message coprocessor(消息协处理器）和一个buffer与crossbar互联。每线程5个通道。
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