Intel 嵌入式处理器相关知识简介

Intel嵌入式处理器是目前最强劲的移动处理器，广泛应用于PDA、智能手机、PMP等嵌入式产品中。经过多年的发展Intel 嵌入式处理器的种类繁多，功能也更加强劲。英特尔(Intel)公司是PC、服务器和笔记本电脑市场上桌面处理器和芯片组的领先供应商。除了上述市场以外，英特尔还积极将业务扩展到包括嵌入式应用和电信市场在内的其它市场领域。本文介绍Intel 嵌入式处理器相关知识。

Intel Pentium 4 嵌入式处理器系列

Intel Pentium 4 处理器和Intel Pentium 4 -M 处理器在嵌入式市场中的应用发展很快。Intel Pentium 4 处理器和Intel Pentium 4 -M 处理器对于为交互式客户终端设备、通信、工业自动化等垂直市场中的应用提供解决方案非常理想。Intel Pentium 4 -M 处理器为那些散热要求更为苛刻的应用，如Compact PCI主板、刀片式服务器、1U通信设备和交互式客户端设备，提供了功耗更低的解决方案。针对嵌入式市场，英特尔Pentium 4处理器有多种时钟频率(1.7、2、2.4和2.6 GHz)，从而使其可满足目前几乎所有应用计算的要求。

Intel Pentium 4 处理器系列采用了Intel NetBurstTM微架构。Intel Pentium 4 处理器可以使用Intel 845、Intel 845E 和Intel 845GV 芯片组。Intel Pentium 4-M 处理器可使用Intel 845E芯片组。Intel 845 和845E 芯片组可支持高达 2GB单通道 (DDR 200 或DDR 266) ECC DDR存储器。英特尔公司开发了针对845E芯片组的可调稳压器设计指南，从而可在单个平台中同时支持Pentium 4 处理器和Pentium 4-M 处理器。这意味着更换处理器时只需要更换主板上的稳压器模块就可以了，或者如果采用电压可调的稳压器，只需要调节稳压器电压就可以了。这样就可以在单个平台上同时支持两种类型的处理器。可调电压设计指南中为相应的嵌入式平台提供了更大的灵活性。

Intel XeonTM处理器和低功电压Intel Xeon处理器

集成有 512 KB L2 cache 的Intel Xeon处理器采用了Intel NetBurst微架构和超级线程技术，因此可为那些需要最高处理性能的通信应用提供高性能的解决方案。此类通信应用包括Web服务器、存储(NAS、SAN)、搜索引擎、电信服务器、网络管理、安全性、语音和负载平衡等等 。低电压Intel Xeon处理器还具有更低的热设计功率(TDP)，从而使其非常适合用于热敏感的空间受限制的环境。这两种处理器都可采用单处理器或双处理器配置。配合 Intel E7500/E7501 芯片组可以提供极高的存储器带宽、超大存储器空间以及高I/O性能。例如，可支持两个DDR通道和最大16 GB存储器空间，6个PCI-X总线可支持多个千兆位以太网端口。此外，基于Intel E7500芯片组的平台还可提供通信设备和基础设施所需要的RASUM(可靠性、可用性、可维护性、可用性和可管理性)功能。这些功能包括：针对存储器的采用 Chipkill技术的ECC、为所有高性能I/O提供ECC、在所有关键部件上通过SMBus目标接口提供带外可管理能力、存储器刷新和自动初始化、处理器热监控和热插拨PCI。

对于嵌入式应用来说， Intel Xeon 处理器还提供 2.0 和2.4 GHz的芯片，低电压Intel Xeon 处理器还提供1.6 GHz的芯片。

Intel CeleronTM处理器 低功耗、超低功耗和超低电压

在入门级嵌入式应用中，除了需要适合入门级平台的成本具有竞争力的处理器和芯片组以外，目前的趋势是采用更薄的设计使机箱更紧凑，采用散热小的器件实现无风扇运行。同时，处理器还必须能够支持多种操作系统和应用，并且不会牺牲太多的性能。根据入门级嵌入式平台的苛刻要求，英特尔公司推出了极具成本竞争力的频率为300、400、650 MHz的超低电压和超低功耗Intel Celeron 处理器。低功耗、超低功耗和超低电压的Intel Celeron处理器中，小型BGA2封装的时钟频率为300和400 MHz，带有 128K的L2 Cache，采用 FCBGA 封装的时钟频率为400和650 MHz 并且有 256K的片上L2 cache。新的400 MHz和650 MHz处理器非常适合通信设备，如网络附加存储设备、Web板和其它需要低功耗和较少器件数的应用，包括交互式客户端、工业膝上计算机等。

工作在400 MHz和650 MHz的 超低电压(ULV) Intel Celeron处理器为集成图像应用提供了更多的选择，它们可配置Intel 815E 芯片组或外形更小的的Intel 440MX芯片组使用。

超级线程

嵌入式服务器、通信基础设施和通信设备现在都在使用多线程应用来处理来自数据库或网络的语音和数据媒体流。甚至高端终端/客户端设备也在使用多线程技术，并且同时运行多个不相关的任务。Intel Xeon 处理器，低电压Intel Xeon 处理器以及 Intel Pentium 4 处理器在这个应用市场提供了优越的性能。

当执行由IA-32指令组成的典型代码时，平均仅用到Intel NetBurst微架构中35%的执行资源。为更有效地使用这些执行资源，超级线程技术支持同时执行两个任务，或者两个不同的应用或同一应用的两个线程。 CPU维持两个处理器的结构状态，即在同一个物理处理器上模拟出两个逻辑处理器并共享同一物理处理器的资源。可在两个逻辑处理器间切换执行过程，如指令提取和提供、缓存及失效、以及在两个逻辑处理器间同时共享快速执行引擎和缓存。对于多线程代码，超级线程技术通过更多地利用执行资源提高了指令处理的速度。当执行多线程操作系统和应用代码时，这一技术可使性能比没有采用超级线程技术的可比IA-32处理器的性能提高多达30%。

基本上，嵌入式应用，如NAS、SAN、防火墙/安全应用等，都要完全利用超级线程技术来提供I/O数据和语音处理性能。

针对嵌入式应用的热解决方案

英特尔不断发布专门针对嵌入式应用的热设计指南，包括针对1U通信设备、防火墙/安全/NAS应用、终端/客户端，以及刀片服务器应用的热设计指南。通常，嵌入式应用需要更为严格的热解决方案，即要求热解决方案的尺寸要小，又要能够及时将高性能处理器产生的热量散出。

英特尔开发了Intel Pentium 4 处理器和Intel Pentium 4-M处理器1U/双插槽热设计指南。这一热设计指南中建议的热解决方案所采用的是热设计功率(TDP)为 35 W的Pentium 4-M处理器和TDP为59.8W 的 Pentium 4 处理器。 1U 动态散热器可从Cooler Master和Sanyo-Denki公司获得。

超低电压Intel Celeron 400/650MHz 处理器支持在入门级低成本嵌入式应用中的无风扇设计。使用无风扇技术可以获得更高的可靠性，因为利用空气的自然对流来散热，避免了风扇引起的故障。使用无风扇技术同时还可获得比同类产品更好的性能。超低电压 Celeron 400 MHz 处理器 (0.13 )特别适合用于需要利用自然对流进行冷却的环境。利用相对小的铝散热器和适当的机箱通风，可以较容易地达到所需要的热阻值。在较低的环境温度下，还有可能利用自然对流冷却方式来冷却650 MHz 的处理器。

热监控功能

Intel Xeon处理器系列和Intel Pentium 4 处理器系列都具有热监控功能，以保证处理器不会因为过热而损坏。采用的0.13微米工艺制造的处理器中都增加了热监控功能。这一功能允许嵌入式系统人员设计更低成本的热解决方案，同时又不会牺牲系统完整性或可靠性。热控制电路(TCC)利用位于处理器片芯上在工厂已经调整好的精确温度传感器来实现这一功能。不需要任何额外硬件或软件，几乎在任何情况下TCC都可以将处理器的片芯温度控制在工厂确定的范围内。这允许在决定处理器和系统散热解决方案时，只需考虑实际应用的正常功率预算就可以，而不需要采用处理器的最大功耗。

TCC 对处理器控制的控制是通过调制(启动和停止)处理器内核时钟来实现的。一旦内部片芯温度非常接近处理器温度界限，热监控功能就启动。TCC电路通过以特定的占空比来停止处理器内核时钟来调制处理器内核时钟。一旦温度回复到非临界水平，调制过程中止，TCC电路也停止活动。