【正文】 。 ?家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：家庭網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，需要根據(jù)具體家庭用戶，快速、綜合實(shí)現(xiàn)各種服務(wù)：如安全訪問(wèn)控制、 VPN、視頻流 QOS保障、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、計(jì)費(fèi)管理等?；?NP的下一代協(xié)議分析儀和性能測(cè)試儀成為趨勢(shì)。 IXP2850更是以面向 10Gbit/s的 IPSEC VPN設(shè)備市場(chǎng)而引起安全設(shè)備生產(chǎn)廠商的高度注意。 ?高速安全設(shè)備：清華紫光 UF10000是基于兩個(gè) Intel的IXP1200網(wǎng)絡(luò)處理器陣列千兆防火墻。 ALCATEL使用 IBM的 POWERNP構(gòu)建核心路由設(shè)備。 ?如何實(shí)現(xiàn)線速處理？ ?如何保持?jǐn)?shù)據(jù)包的順序？ ?如何在多個(gè)線程間傳遞數(shù)據(jù)包的狀態(tài)？ ?如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互斥？ ?如何隱藏存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)延？ ?如何對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行排隊(duì)？ IXP2400處理過(guò)程舉例 SDH Framer DRAM SRAM MSF DRAM Controller DRAM Controller SRAM Controller SHaC ME ME ME ME ME Cluster 0 ME ME ME ME ME Cluster 1 XScale IXP2400 1,13 2 3 12 4,11 5 10 6 7,8,9 IXP2400處理過(guò)程舉例 1. SDH設(shè)備接收到一個(gè) packet 2. MSF將 packet拆分為多個(gè) mpacket，將mpacket寫(xiě)入 RBUF Element 3. MSF通知 Receive_Free_list中等待數(shù)據(jù)的線程 4. 接收線程根據(jù) RSW將 mpacket直接從RBUF Element讀到 DRAM，并將 mpacket重組為 packet 5. 接收線程將 packet放到 Scratchpad Ring排隊(duì) 6. 處理線程從 Scratchpad Ring取出 packet 7. 從 DRAM中讀出 packet中需要處理的內(nèi)容 8. 對(duì)數(shù)據(jù)作處理 9. 處理完的數(shù)據(jù)放到 SRAM Queue中排隊(duì) 10. 發(fā)送線程從 SRAM Queue取出數(shù)據(jù) 11. 將發(fā)送 packet分為多個(gè) mpacket，從DRAM直接寫(xiě)入 TBUF Element 12. 寫(xiě) TBUF發(fā)送控制字， MSF開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù) 13. SDH設(shè)備向線路上發(fā)送 packet 網(wǎng)絡(luò)處理器的應(yīng)用領(lǐng)域 ? 根據(jù)不同需求，可以采用 NP靈活構(gòu)造不同規(guī)模的處理平臺(tái)，如單個(gè) NP構(gòu)成的小型單板設(shè)備；多個(gè)NP構(gòu)成的中型單板設(shè)備；多個(gè)線卡通過(guò)交換組織構(gòu)成多板大型設(shè)備。 ? 通常情況下，在微引擎上運(yùn)行的應(yīng)用軟件包含多個(gè)線程，多個(gè)線程運(yùn)行在多個(gè)微引擎上。 Microengine Pipeline Control Plane Protocol Stack Control Plane PDK Core Components Core Component Library Resource Manager Library Microblock Library Protocol Library Hardware Abstraction Library Micro block Micro block Micro block Utility Library XScale Core Microengine C Language/ Assembly Language C/C++ Language External Processors IXA軟件框架 多微引擎、多線程的并行設(shè)計(jì) ? 基于網(wǎng)絡(luò)處理器成功構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的關(guān)鍵在于網(wǎng)絡(luò)處理器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，其核心問(wèn)題就是要軟件系統(tǒng)充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)處理器靈活性和高性能的特點(diǎn)。 ? 策略管理接口。 ? 轉(zhuǎn)發(fā)表和狀態(tài)信息維護(hù) 。 ? 慢速數(shù)據(jù)通道：由通用 RISC核負(fù)責(zé)處理一些例外復(fù)雜的數(shù)據(jù)包，如數(shù)據(jù)包分段、帶擴(kuò)展頭部的數(shù)據(jù)包處理等。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件的三個(gè)層面 ? 數(shù)據(jù)層面 ? 包括慢速數(shù)據(jù)通道和快速數(shù)據(jù)通道。 ?控制層面。 Tables DDR SDRAM Packet Memory QDR SRAM Queues amp。 IXP系列網(wǎng)絡(luò)處理器 ? 基于 Intel 174。 ? 指令和數(shù)據(jù)分離 ? 獲取微碼指令沒(méi)有延遲。 ? 微引擎外部－ SRAM， SDRAM， Scratchpad。 ? 分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ) ? 可并行訪問(wèn)多種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。 ? 硬件多線程 ? 每個(gè)微引擎有 4/8個(gè)硬件線程，線程間實(shí)現(xiàn)零開(kāi)銷(xiāo)切換。 XScale? Core 32K IC 32K DC Rbuf 64 128B Tbuf 64 128B Hash 64/48/128 Scratch 16KB QDR SRAM 1 QDR SRAM 2 DDRAM G A S K E T PCI (64b) 66 MHz 32b 32b 18 18 18 18 72 64b S P I 3 or C S I X E/D Q E/D Q MEv2 2 MEv2 3 MEv2 1 MEv2 4 CSRs Fast_wr UART Timers GPIO BootROM/Slow Port IXP2400 MEv2特性 ? MEv2－ MicroEngine Version 2 ? 8個(gè)微引擎分為兩組，每組有專(zhuān)用的命令和數(shù)據(jù)總線。 ? 流控制總線（ Flow Control Bus） ?使用兩片 IXP2400時(shí)，在兩個(gè) NPU間用專(zhuān)用信道傳遞流量控制信息。 ? 慢速端口（ Slow Ports） ?連接 Flash ROM和外部芯片的控制接口。 ? 存儲(chǔ)器接口 ?2 個(gè) QDR SRAM 接口（ Quad Data Rate SRAM）。 ?連接交換矩陣。 IXP2400中的 SRAM控制器提供了基于 SRAM的先入先出隊(duì)列，通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)了環(huán)與隊(duì)列操作。 ? 硬件支持的環(huán)與隊(duì)列操作。在網(wǎng)絡(luò)處理器外部可以擴(kuò)展大容量的片外存儲(chǔ)器 SRAM和 SDRAM，SRAM 用于存放需要快速查找的各種表結(jié)構(gòu)， SDRAM 用于存放數(shù)據(jù)分組信息。 ?網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)分組的接收、存儲(chǔ)、復(fù)制、轉(zhuǎn)發(fā)，存儲(chǔ)操作成為系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)的一大瓶頸。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理特點(diǎn)，設(shè)置專(zhuān)用硬件加速處理單元，提供專(zhuān)用指令如乘法指令、 CRC校驗(yàn)指令、哈希計(jì)算指令、字節(jié)對(duì)齊指令、硬件隊(duì)列與環(huán)操作指令、 CAM（ Content Addressing Memory）查找指令、 MSF與 DRAM間快速通道指令、狀態(tài)判斷與數(shù)據(jù)讀寫(xiě)指令等。 ? 優(yōu)化指令集，設(shè)計(jì)專(zhuān)用硬件加速處理單元。 ? 支持硬件多線程： ?為了提高網(wǎng)絡(luò)處理器的資源利用率，每個(gè)微引擎還支持四個(gè)或八個(gè)硬件線程。 ?處理器 XScal工作在控制平面提供總的控制，處理高層協(xié)議，八個(gè)并行微引擎工作在數(shù)據(jù)平面。 XScale? core 外設(shè)接口 IXP2400特點(diǎn) ? 采用多內(nèi)核并行處理器結(jié)構(gòu)： ?片內(nèi)處理器按任務(wù)分為控制平面處理器和數(shù)據(jù)層面處理器。 IXP2400網(wǎng)絡(luò)處理器 ? 1個(gè) Intel174。 IXP2XXX Product Line of Network Processors ?靈活、高性能、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)處理器。 IXP12XX Product Line of Network Processors ?OC3 至 OC12 線速處理應(yīng)用。 ?嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 IXP網(wǎng)絡(luò)處理器產(chǎn)品線 ? Intel174。 在未來(lái)的設(shè)備中 ， 可能形成一種以網(wǎng)絡(luò)處理器為核心 ， 協(xié)處理器 、 CPU和 ASIC為輔助處理單元的格局 。 CSIX目前已制訂出相關(guān)規(guī)范CSIXL1。 典型產(chǎn)品 6. 未來(lái)之路 ? 性能不斷提高 隨著生產(chǎn)工藝的提高和體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化 ， 網(wǎng)絡(luò)處理器將會(huì)有更高的處理速度 、 更小的尺寸和功耗 、 更高的可擴(kuò)展性 、 更方便實(shí)用的開(kāi)發(fā)工具 。 典型產(chǎn)品 5. 產(chǎn)品現(xiàn)狀 ? IBM公司的產(chǎn)品有 NP4GS1和 NP4GS3系列 ， 它們支持；