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思科QuantumFlow处理器及其战略研究(5):体系结构(处理器观点)(续)

思科的QFP的40个CPU核采用的是Tensilica的Xtensa的ISA。从思科公开的新闻资料中,思科声称是只采用了Xtensa的指令集结构(ISA),而其他部件或子系统的逻辑设计,加上后端设计和封装,都是思科自己研发队伍完成的。

从这些声明,对思科QFP有兴趣的读者可能会误以为思科只是购买了Xtensa的指令集(Instruction Set)。这是不精确的。Xtensa ISA的含义不仅仅包括指令集,也包含Xtensa的一些基本的的微结构,例如基本的流水线结构等。否则,思科没有必要去购买一个非主流的指令集,而从新做一个CPU,用OpenRISC的ISA就可以了。

Tensilica的Xtensa是一个SoC软核,从而第三方可以进行定制和裁剪做出其自己的SoC。也可以同过Tensilica提供的集成环境调试,增加新的指令等等。下图是Xtensa的体系结构略图:

从图中所示,可以得知蓝色模块是Xtensa体系结构ISA中的基本模块。

笔者认为这些基本的流水线模块是思科QFP重用的。

上图 所示为Xtensa的基本流水线结构。读者可以看出,其是单发结构的5级流水线。(思科声称QFP是3发射)。另外,因为Xtensa的核心并没有实现复杂的Out of Order的执行和超标量结构,没有Interlock的处理,因此,在设计内存操作的指令时,仍然会有delay slot等的发生。

从上述Xtensa的ISA微结构,然后比较思科QFP的微结构,特别是每个核有4个硬件线程的结构。我们可以知道思科确实是需要在逻辑和物理设计方面做许多特定设计,才能达到QFP的设计目标。例如,基于FMT的4个硬件线程的微结构的设计需要增加几套寄存器,局部总线(Local Bus)和裁决逻辑(Arbitor)等。

另外,在MMU方面,QFP估计也是基本上会重用Xtensa的结构。但感觉在缓存结构上和内存总线接口方面,思科的QFP研发团队需要对Xtensa做许多修改。例如必须将Xtensa挂到QFP的2维CrossBar或Mesh互连结构上。这都需要巨大的研发工作。

从思科发布的QFP资料,其核的主频可以做到1.2GHz。为了能做到1.2GHz,大量的后端设计和手工调试需要开展,而非简单的流片。笔者曾经在5年前用过Xtensa定制过一款SoC的软核。记得当时的体会是,在缓存方面,只要稍微一加大,主频立刻急剧的下来。

一般而言,思科的QFP里面一定会通过Xtensa的全套工具,加入QFP自己的指令集扩充,并且在gcc tool-chain上直接支持。

除了是可定制的SoC软核,编译器和工具链的强大支持是Xtensa之所以能够10年之久还生存的重要原因之一。

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Tilera公司与其64核芯片Tile64系列简介

公司名称:Tilera Corp

公司地址:2333 Zanker Road, San Jose, CA,USA

公司网站:www.tilera.com

公司创办人: Anant Agarwal, Vijay Aggarwal

公司管理团队:www.tilera.com/company/management.php

芯片名称:Tile64

多核数:64

芯片价格:$400

功耗:30瓦

工艺:90纳米

主频:750M赫兹

流片:TSMC(台积电)

指令集:MIPS变种

硬件线程:1(或者说不支持硬件多线程)

线程调度:无(NONE)

发射(Issue):3

乱序执行(Out of Order Execution):支持

每秒执行最大指令: 144000

内存结构:非cache-coherent。(TilePro64和TilePro36支持DDC技术的cache coherence)

L1数据缓存:8k

L1指令缓存: 8k

L2缓存:4M

L3缓存:无( TilePro64和TilePro36支持DDC技术的虚拟L3缓存技术)

内存控制器数目:4

内存类型:DDR2

内存带宽:64位

PCI-E:2个4Lane。

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思科QuantumFlow处理器及其战略研究(4):体系结构(处理器观点)

观察思科的QFP芯片,可以从不同的观点(Viewpoints)。QFP是一个高端的网络处理器,里面有40个CPU核心,大量的片内和片外内存,高速的互连网络,大量的网络报文引擎,硬件加速器等。从不同的角度来观察QFP,得到的图像是略有不同的。

上述图示是笔者从CPU的角度来观察QFP的逻辑。我们可以暂且称之为QFP-CPU。

从QFP-CPU角度,其是一个多核系统。一共有40个核。每个核有4个硬件线程。其4个线程的调度关系应该是FMT的架构,从而最大程度的利用Mesh互联的带宽。从思科的公共资料可以得知,对于ESP-20BPS的QFP,其CPU核的指令集是Tensilica的Xtensa的ISA(MIPS的变种)。其时钟在1.2GHz。对于Mesh互联的Clock Domain的细节,目前不可知。

每个核都是32位指令集。换言之,GPR是32bit的。

每个CPU核的硬件线程有自己的L1数据缓存;

一个CPU核的4个硬件线程共享L1指令缓存;

QFP的40个核共享一个L2缓存。(这个L2是单纯的指令缓存,或是Combined指令和数据缓存,目前没有明确的资料可以确认。但笔者倾向于QFP的L2是一个单纯的指令缓存。QFP的HT在L1数据缓存Miss后,是直接通过Crossbar的接口读取片外的RLDRAM。笔者分析的原因是:从QFP-Packet的观点,数据报文都在片内的内存中。所以QFP的CPU核对数据读写应该绝大多数落在片内报文内存上。而指令流的性能对于采用SIMD并行计算模式的QFP多核系统是最重要的。

读者们要注意,在现代多核系统设计中,总线的概念和机制基本上已经消失。所以从QFP-CPU的角落来观察QFP是,L2缓存,DDR内存控制器等,其实都是挂在Mesh上的一个节点。与其他40个核节点构成一个2维Mesh全联通的图。

另外,从QFP-CPU的角度,其他所有的数据报文(Packet)硬件逻辑可以简单的理解为“I/O子系统 ”。

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美国的“苏宁”,Circuit City倒下了

image       美国第二大电器销售商,Circuit City,于2009年1月16日正式宣布结束其在美国所有567家店铺的营业,开始破产清算。同时,其网站www.circuitcity.com也不再经营业务。

      Circity City(简称CC,股票代码NYSE:CC)总部位于弗吉尼亚州的首府里士满,公司成立于1949年,在美国经营567家实体店铺,有34000雇员,在美国电气销售商排行榜上,位居Best Buy(简称BB,进入中国叫百思买,股票代码NYSE:BBY,财富五百强公司)之后名列第二。

      2008年,CC向弗吉尼亚东部法院申请进入破产保护。之后的日子里,生意并没有起色。金融危机之后其经营环境更是恶化,一直没有找到合适的买家。苦苦支撑后,CC终于在1月16日宣布破产清算。根据其网站的公告,其所有的美国店铺在这个周末(2009年1月17日,星期六)开始清仓甩卖,甩卖活动可能延续到3月份为止,所得收入用于偿还债务。清仓期间卖出的商品不能再被退回商店。但在1月17日前购买的商品还可以在两周内退回。

      CC在加拿大的店铺的经营不受影响。该公司在加拿大有765家店铺,3000多名雇员。

      分析家认为,CC经营不善是一方面,其公司长期处在不上不下的位置也导致了今天的尴尬。前面的领头羊百思买一直在扩大优势,其服务和高利润模式运作颇为成功;而后面象沃尔玛这样的公司一再蚕食电器市场,其低价策略给CC带来很大的威胁。经济危机下,客源向两头流动,CC的关门也不足为奇了。只是这次大家都在想,这次经济危机还要如何洗牌零售业,谁是下一个CC呢?

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北方电信(Nortel)申请破产保护

1月14日,北美著名的加拿大通信公司北方电信(Nortel)及其相应的子公司分别在加拿大,美国和欧洲同时申请破产保护。其新闻稿原件可参与北方电信公司网站如下:北方电信(Nortel)申请破产保护新闻稿。北方电信在亚洲,拉丁美洲等地区的公司和北方电信政府解决方案(Nortel Government Solutions)不包括在这次破产保护的申请里面。

北方电信目前的市值只有1.59亿美金左右。股票价格为7美分。从笔者调研的数据我们可以得知,美国.com泡沫崩盘期间,2000年4月24日,价格是560美金。在2000年的8月18日,北方电信在美国纽约证卷交易所(NYSE)的股票(代号NT)的价格是827.50美金。
从雅虎提供的金融数据中,北方电信的最早数据是1982年的1月4日,价位为9.5833美金。【笔者注:这些历史股票价格都是通过现有的股票基数换算出来的。】

加拿大和北美风云一时的著名通信公司衰败到今天这个局面,真是情何以堪。

其目前的CEO是Mike S. Zafirovski。
当然,破产保护对北方电信是一个很好的手段,从而可以摆脱债务问题,这也或许是一个好的转折点。

笔者真心希望北方电信的员工及其家庭都能度过这段艰难的时期。

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