如何區分CPU 淺談寬帶路由器處理芯片

寬(kuan)帶路(lu)由(you)器的(de)性能和檔次高低的(de)標(biao)志，主要由(you)處理器、內存和緩存來決定，寬(kuan)帶路(lu)由(you)器的(de)處理器同電腦主板(ban)、CPU等產品一樣(yang)，是寬(kuan)帶路(lu)由(you)器最核心的(de)器件。

隨著寬(kuan)(kuan)帶網絡的(de)(de)逐(zhu)步普及(ji)，寬(kuan)(kuan)帶路(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)已經得到(dao)越來(lai)越廣泛(fan)的(de)(de)應用(yong)。寬(kuan)(kuan)帶和窄帶比起來(lai)，最(zui)主要(yao)就是個“快(kuai)”字(zi)，所以(yi)大家在選購寬(kuan)(kuan)帶路(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)時，非常關心其性(xing)能(neng)怎么樣。寬(kuan)(kuan)帶路(lu)(lu)由(you)(you)器(qi)的(de)(de)性(xing)能(neng)和檔次高低(di)的(de)(de)標志，主要(yao)由(you)(you)處理(li)器(qi)、內存(cun)和緩存(cun)來(lai)決定。

寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)同(tong)電腦主板(ban)、CPU等產品一樣，是寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)(qi)(qi)最(zui)核心的(de)器(qi)(qi)(qi)(qi)件。處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)好壞(huai)直(zhi)接影響寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)性能，處(chu)(chu)理能力(li)差的(de)處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)，寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)(qi)(qi)性能好不了，因此，在這(zhe)里著(zhu)重分析一下寬(kuan)(kuan)帶(dai)(dai)(dai)路(lu)(lu)由(you)器(qi)(qi)(qi)(qi)所(suo)用處(chu)(chu)理器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)芯片。

一、認識寬帶路由器的處理器

處理(li)器(qi)(qi)不分檔次高低(di)，都是(shi)寬(kuan)帶路(lu)由器(qi)(qi)的心臟。 一般來說，處理(li)器(qi)(qi)主(zhu)頻在(zai)100M或以下的屬于(yu)(yu)較低(di)主(zhu)頻，100M-200M屬于(yu)(yu)中等主(zhu)頻，200M以上的屬于(yu)(yu)較高主(zhu)頻。

通(tong)常在中低(di)端寬帶路(lu)(lu)(lu)由(you)器中，處理器負責交換路(lu)(lu)(lu)由(you)信息(xi)、路(lu)(lu)(lu)由(you)表查(cha)找以及(ji)轉發數據(ju)包，處理器的(de)能力(li)直(zhi)接影響路(lu)(lu)(lu)由(you)器的(de)吞吐量(路(lu)(lu)(lu)由(you)表查(cha)找時間)和路(lu)(lu)(lu)由(you)計(ji)算(suan)能力(li)(影響網絡路(lu)(lu)(lu)由(you)收斂時間)。

在高端寬(kuan)帶路(lu)由(you)器中，通常(chang)包轉(zhuan)發(fa)(fa)和查表由(you)ASIC芯片完成，處(chu)理(li)器只實現路(lu)由(you)協議、計算路(lu)由(you)以(yi)及分發(fa)(fa)路(lu)由(you)表。由(you)于技術的(de)發(fa)(fa)展(zhan)，寬(kuan)帶路(lu)由(you)器的(de)處(chu)理(li)器采用的(de)內(nei)核種類很多。

二、寬帶路由器的處理器芯片

處理(li)器一(yi)般采(cai)用x86、ARM7、ARM9、MIPS、Intel Xscale等(deng)。80186、ARM7內核(he)處理(li)器是第一(yi)代寬(kuan)帶路(lu)由器的典型配置，性能低，這樣的寬(kuan)帶路(lu)由器只適合普通家庭用戶，主流廠商(shang)均已不再使(shi)用。

ARM9和MIPS內核處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)是目前寬(kuan)帶路由器(qi)(qi)主流(liu)配置，常(chang)見的ARM9分普(pu)通型的920T/922T/940T和增強型的926E/946E/966E，而(er)MIPS分2K、3K、4K系列，不同(tong)型號的處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)性能會有較(jiao)大差異。Intel Xscale內核處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)是高(gao)級網絡處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)，用于高(gao)端產品。一(yi)般處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)都是單處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)，采用多處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)分布式處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)的是高(gao)級處(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)(li)器(qi)(qi)，性能高(gao)。

1. ARM

ARM是(shi)一(yi)家既(ji)不生(sheng)產也(ye)不銷售芯片的公司，是(shi)英(ying)國一(yi)家電(dian)子公司的名(ming)字，全名(ming)是(shi)Advanced RISC Machine，成立于1990年11月，是(shi)蘋(pin)果(guo)電(dian)腦(nao)，Acorn電(dian)腦(nao)集團和VLSI Technology的合(he)資企業。Acorn曾推出世界上首個商(shang)用(yong)單芯片RISC處(chu)理器，而(er)蘋(pin)果(guo)電(dian)腦(nao)當時希望將(jiang)RISC技術應用(yong)于自身(shen)系統，ARM微處(chu)理器新標準因此應運而(er)生(sheng)。

它設計(ji)了大量(liang)高性(xing)(xing)能、廉價、耗能低的(de)RISC處(chu)(chu)理(li)(li)器、相關技(ji)術(shu)(shu)及(ji)軟件。該技(ji)術(shu)(shu)具有性(xing)(xing)能高、成本低和(he)(he)能耗省(sheng)的(de)特點。它通(tong)過(guo)出售芯片技(ji)術(shu)(shu)授權，建立起新型的(de)微(wei)處(chu)(chu)理(li)(li)器設計(ji)、生(sheng)產(chan)和(he)(he)銷售商業(ye)模式。這種商業(ye)模式取得極大的(de)成功，采用ARM技(ji)術(shu)(shu)IP核的(de)微(wei)處(chu)(chu)理(li)(li)器遍及(ji)各(ge)類電(dian)子(zi)產(chan)品(pin):汽車(che)、消費電(dian)子(zi)、成像、工(gong)業(ye)控制、海量(liang)存(cun)儲、網絡、安保和(he)(he)無線(xian)等市場，ARM技(ji)術(shu)(shu)幾乎無處(chu)(chu)不在，ARM的(de)16/32位嵌入(ru)式處(chu)(chu)理(li)(li)器技(ji)術(shu)(shu)是世界上應(ying)用最為普遍的(de)微(wei)處(chu)(chu)理(li)(li)器結(jie)構。

微處(chu)理器是ARM技術的(de)重中(zhong)之重，目(mu)前面(mian)向市場的(de)有(you):

ARM710系列，包(bao)括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低價、低能耗、封裝式常規系統微(wei)型處(chu)理器，配有高速緩存(Cache)、內存管理、寫緩沖和JTAG。廣泛應(ying)用于手持式計算、數據通信和消費類多媒(mei)體。

ARM940T、920T系列:低(di)價(jia)、低(di)能耗、高(gao)性能系統(tong)(tong)微(wei)處理器(qi)，配有Cache、內存管理和(he)寫緩沖。應用于高(gao)級引(yin)擎管理、保安(an)系統(tong)(tong)、頂(ding)置(zhi)盒、便(bian)攜計(ji)算(suan)機和(he)高(gao)檔打(da)印機。

StrongARM:性能很高(gao)、同(tong)時滿(man)足(zu)常規應用(yong)需要的一種微(wei)處理(li)(li)器技(ji)術，與DEC聯合研(yan)制，后來(lai)授權給Intel。SA110處理(li)(li)器、SA1100 PDA系統(tong)芯片和SA1500多(duo)媒體處理(li)(li)器芯片均采用(yong)了這(zhe)一技(ji)術。

ARM7500和(he)ARM7500FE:高度集成的單(dan)芯片(pian)RISC計(ji)算機，基于一個(ge)(ge)緩存式ARM7 32位內核，擁有內存和(he)I/O控制器、3個(ge)(ge)DMA通(tong)道、片(pian)上視(shi)頻控制器和(he)調(diao)色板以及立(li)體聲端口;ARM7500FE則增加了一個(ge)(ge)浮(fu)點(dian)運算單(dan)元以及對EDO DRAM的支持。特別適合電視(shi)頂置盒和(he)網絡(luo)計(ji)算機(NC)。

唯一(yi)沒有購(gou)買ARM授權的(de)是(shi)Intel的(de)老對頭(tou)AMD，因為Intel便攜式(shi)處理器采用的(de)是(shi)StrongARM，而AMD則收(shou)購(gou)了Alchemy公司(si)與之抗(kang)衡，采用的(de)是(shi)MIPS結構(gou)。

2. MIPS

MIPS技術公(gong)司(si)是一家設計制(zhi)造(zao)高性能、高檔次(ci)及嵌(qian)入式(shi)32位和64位處理(li)器的廠商，在RISC處理(li)器方面占有重要地位。1984年(nian)，MIPS計算機(ji)公(gong)司(si)成立。1992年(nian)，SGI收購了(le)MIPS計算機(ji)公(gong)司(si)。1998年(nian)，MIPS脫離SGI，成為MIPS技術公(gong)司(si)。

MIPS公(gong)司設計(ji)RISC處(chu)理(li)器(qi)始于(yu)二(er)十世紀(ji)八十年(nian)(nian)代(dai)初，1986年(nian)(nian)推出(chu)R2000處(chu)理(li)器(qi)，1988年(nian)(nian)推R3000處(chu)理(li)器(qi)，1991年(nian)(nian)推出(chu)第一款64位商用(yong)微處(chu)器(qi)R4000。之后又陸續推出(chu)R8000(于(yu)1994年(nian)(nian))、R10000(于(yu)1996年(nian)(nian))和R12000(于(yu)1997年(nian)(nian))等型號。

隨后，MIPS公(gong)司的戰略發生(sheng)變化，把(ba)重點(dian)放在嵌入式系統(tong)。1999年(nian)，MIPS公(gong)司發布MIPS32和MIPS64架(jia)構(gou)標準，為未(wei)來MIPS處理器的開發奠定了基礎(chu)。新的架(jia)構(gou)集(ji)(ji)成了所有原來NIPS指令集(ji)(ji)，并且增(zeng)加了許多更(geng)強大的功能。

MIPS公(gong)司(si)陸(lu)續開發(fa)(fa)了(le)高(gao)性能(neng)、低功(gong)耗的(de)32位(wei)處理(li)(li)器(qi)內(nei)(nei)核(he)(he)(core)MIPS324Kc與高(gao)性能(neng)64位(wei)處理(li)(li)器(qi)內(nei)(nei)核(he)(he)MIPS64 5Kc。2000年(nian)，MIPS公(gong)司(si)發(fa)(fa)布了(le)針對MIPS32 4Kc的(de)版本以及64位(wei)MIPS 64 20Kc處理(li)(li)器(qi)內(nei)(nei)核(he)(he)。如TL-R490寬帶路由器(qi)就(jiu)是采(cai)用MIPS 4K內(nei)(nei)核(he)(he)處理(li)(li)器(qi)。

3. Intel Xscale

Intel的(de)(de)XScale RISC處理(li)器源于獲得很大成(cheng)功的(de)(de)ARM處理(li)器(Advanced RISC Machines公司開發(fa))，在架構擴展(zhan)的(de)(de)基礎上(shang)也保留了(le)對(dui)以(yi)往產(chan)品(pin)(主要指軟件產(chan)品(pin))的(de)(de)向(xiang)下兼(jian)容(rong)性(xing)。在ARM推出一款時間之后，DEC獲得了(le)許可并開發(fa)出他們自己的(de)(de)高級版(ban)StrongARM。DEC和康柏(bo)合并后，StrongARM核心被Intel買(mai)走，開發(fa)出了(le)自己的(de)(de)兼(jian)容(rong)產(chan)品(pin)Xscale。

這(zhe)款產(chan)品功(gong)耗更低(di)，系統伸縮性更好，同時(shi)核心(xin)頻率(lv)也得到了(le)提高，目前(qian)400MHz的產(chan)品已經(jing)進入市場，而600、800Mhz的Xscale處(chu)(chu)理(li)器也將很快面(mian)世。同時(shi)，這(zhe)種處(chu)(chu)理(li)器還支持高效通訊(xun)指令，可以和(he)同樣架構處(chu)(chu)理(li)器之(zhi)間達到高速(su)傳(chuan)輸。

其中(zhong)(zhong)一個主要的(de)擴(kuo)展(zhan)就是無線MMX，這(zhe)(zhe)是一種64位(wei)的(de)SIMD指令集，在新款(kuan)的(de)Xscale處理(li)器(qi)中(zhong)(zhong)集成有SIMD協處理(li)器(qi)。這(zhe)(zhe)些指令集可以有效(xiao)的(de)加(jia)快視(shi)頻、3D圖像(xiang)、音頻以及其他SIMD傳統元素處理(li)。

三、處理器并非唯一的性能體現

寬帶(dai)路(lu)由器的(de)處理器只(zhi)是寬帶(dai)路(lu)由器的(de)一個部件(jian)，特別(bie)之處只(zhi)在于(yu)它是最核心的(de)器件(jian)。寬帶(dai)路(lu)由器的(de)處理器性(xing)能(neng)并不能(neng)完全(quan)反(fan)映路(lu)由器性(xing)能(neng)。寬帶(dai)路(lu)由器性(xing)能(neng)由路(lu)由器吞吐量、時延和(he)路(lu)由計算能(neng)力等(deng)指標體現。

寬帶路由器(qi)的(de)處(chu)(chu)理器(qi)用得差(cha)路由器(qi)性能好不了，但反過來處(chu)(chu)理器(qi)好了路由器(qi)性能卻不一定好。處(chu)(chu)理器(qi)主頻只是(shi)處(chu)(chu)理器(qi)的(de)一個(ge)性能指(zhi)標(biao)，要知道處(chu)(chu)理器(qi)性能，還必須了解其(qi)總線(xian)寬度(16位還是(shi)32位)、Cache容量和結構、內部總線(xian)結構、是(shi)單(dan)CPU還是(shi)多(duo)CPU分布式處(chu)(chu)理、運算模(mo)式等(deng)等(deng)，這些(xie)都會極大地影響處(chu)(chu)理器(qi)性能。

這顆芯如此重要，但都是(shi)外國(guo)的，而我國(guo)的第一枚通訊(xun)領域高端(duan)路由交(jiao)換(huan)核心芯片——“華夏網芯”現在也出世了。據悉，“華夏網芯”擁(yong)有完全自主知識(shi)產權，此高新領域沒有“中(zhong)國(guo)芯”的歷史自此宣(xuan)告結(jie)束。