网络处理器体系结构分析与研究

网络处理器兼顾了ASIC芯片的高性能和RISC的可编程及灵活性,能同时提供较好的处理速度和丰富的业务支持,因而广泛应用于各种网络通信设备中。文章主要对当前主流的网络处理器体系结构的系统架构和关键技术进行了综合的分析和评价,同时对网络处理器体系结构发展方向做出了展望。     

新一代网络处理器体系结构研究

在对现有的网络处理器体系结构进行研究的基础上，提出了新一代网络处理器的顶层体系结构，该体系结构具有流式处理、基于端口(Port)的指令以及任务切换零延时等特点。     

网络处理器体系结构分析

该文旨在分析网络处理器能够同时满足高性能和灵活性要求的体系结构。而传统的网络设备单纯采用专用芯片或者基于RISC的通用处理器(GPPs),很难兼顾这两者要求。该文根据网络处理器的处理空间,将其映射为5个逻辑模块,这些模块由网络处理器中各个功能部件实现。然后分析了网络处理器的SMP和Pipeline两种并行结构,并进一步分析了隐藏延迟等实现加速的技术。最后分析了网络应用发展变化对网络处理器体系结构设计的挑战,并提出了解决办法。     

网络处理器体系结构分析

随着网络的发展,网络处理器在构建未来网络系统中发挥着越来越重要的作用。在网络处理器产生的历史背景的基础上,分析了评价其硬件体系结构的主要方面,研究了几种典型的网络处理器的体系结构,总结了网络处理器的总体体系结构特点,阐述了其现有体系结构的发展及下一步的工作。     

网络处理器的体系结构技术研究

介绍了网络处理器的现状及发展趋势，在分析当前网络处理器发展所面临的主要问题的基础上提出了一种新型网络处理器结构。     

网络处理器应用软件的Teja NP开发平台

以网络处理器Intel IXP2400为例，针对在实际使用Intel SDK进行网络应用开发时所遇到的问题，通过分析Teja NP开发平台所提供的开发方法，提出一种在网络处理器上应用开发的新方法，旨在介绍一种降低网络处理器上应用开发难度、加快开发进度的思路和方法。     

基于SystemC的网络处理器体系结构建模方法

随着各种新的网络业务不断出现,网络处理器得到了日益广泛的应用。文章采用基于SystemC的系统设计方法,构建一个用于网络处理器体系结构建模的平台。这个平台由一个可扩展的异构资源库和一个体系结构构造器组成。设计者只需提交配置信息表,体系结构构造器就能自动生成模型实例,得到的模型可以方便地进行细化和性能评价。这种方法能够便捷地完成各种网络处理器的体系结构建模,便于网络处理器的优化设计。     

Pentium4处理器微体系结构分析

描述了Intel Pentium4的NetBurst微体系结构，着重分析其内部实现的细节，回顾了Intel处理器的设计，分析了NetBurst微体系结构，再结合其内部功能单元，分析了其指令流水的过程，最后，给出了Pentium4的性能评测。     

基于网络处理器的核心路由器设计技术研究

分析了IntelIXP2400网络处理器硬件结构和软件模型,提出了基于网络处理器的高效、可扩展、分层核心路由器体系结构,重点阐述它的系统处理软件模型。     

基于网络处理器的ICMP快速处理方法

针对网络处理器IXP 2XXX对所有数据包均根据TCP/IP,协议层的标识逐层进行分析,从而导致ICMP(网际控制报文协议)处理速度慢,抵御ICMP洪水攻击效率低的问题.提出了在网络处理器的微引擎处理中嵌入ICMP处理模块,建立了ICMP模块的处理流程,并通过设置ICMP异常标识进行跳转处理,减少冗余检查的步骤,实现了对异常ICMP的及时处理.仿真实验结果表明,该方法对ICMP数据包的指令周期明显少于原IXP2XXX开发包中的方法,提高了处理ICMP包的性能.     

基于网络处理器的路由器体系研究

随着网络带宽成指数倍增长和新服务、新协议的不断涌现,基于GPP和ASIC的传统网络解决方案由于不能兼顾速度和灵活性两方面要求,已经不能满足需求。为此,一种并行可编程的网络处理器被应用到路由器的设计中来。分析了网络处理器本身体系结构及关键处理技术,提出了一种基于网络处理器的高效、可扩展、分层路由器通用模型,并阐述了它的数据处理机制。     

网络处理器中最长匹配算法的优化

传统的最长匹配路由算法都是基于双线程并行查找方法来实现的,没有充分利用新一代网络处理器无延时线程切换和可编程的特点。该文基于IXP2350平台对传统的最长匹配算法进行了优化改进,充分利用硬件特性和微引擎中异步内存读写的特点,用单线程来完成整个路由的查找。实验测试结果表明,这种优化改进使路由器的包转发效率提高了20%。     

网络处理器Motorola C5的研究与应用

分析了Motorola C5的体系结构、工作模式,深入分析了其技术特点,给出了一个基于C5的OC-12ATM网络流量监测分析系统设计实例,并给出了详细的软件模块设计,通过实验说明系统的运行状况,进一步验证了C5在结构设计、工作方式、编程特性上的技术优势及其在网络测试中的良好性能.     

基于网络处理器的IPv6路由器设计

分析了当前路由器的体系结构没计。深入研究了网络处理器的技术特点,给出了基于网络处理器的IPv6路由器的设计方案,阐述了此方案在路由查找、报文交换、阻塞管理等方面的问题和解决方法。并讨论了IPv6路由器软件的模块设计。     

高性能网络处理器同时多线程结构设计与研究

网络带宽的快速增长使得网络的瓶颈由带宽逐渐变成了节点设备。网络处理器则通过良好的体系结构设计和专门针对网络处理优化的部件，为上层提供了一个良好的可编程环境。系统级模拟是在制造芯片前设计现代网络处理器的有效方法。本文基于专用的网络处理器测试基准和处理器模拟器设计了适合于网络处理的同时多线程结构，它结合了指令级并行和线程级并行的优点，经过测试获得了高性能。同时分析了线程个数对系统性能和处理器面积的影响，并根据综合评价函数选择了优化的线程数为6。     

DSP处理器和通用处理器的比较

随着嵌入式系统的广泛应用,其应用程序的功能变得越来越强大和复杂,从而要求嵌入式处理器系统既能有效支持运算密集型的应用,又能有效支持控制密集型的应用。数字信号处理器(DSPs)能够有效进行运算密集型的实时计算;另一方面,通用微处理器(GPPs)则对控制密集型的应用提供有效的支持。本文从DSP处理器和通用微处理器的功能出发,讨论了两者在指令集、体系结构及存储器结构等方面的异同,同时对两者的性能也进行了评测和比较。结果表明,DSP处理器和通用微处理器都很难同时高效支持运算密集型的应用和控制密集型的应用。将两者体系结构进行融合,研究开发融合型高性能微处理器,是解决该问题的有效途径。     

网络处理器的编译器聚集

描述了针对异构多核处理器的编译器Shangri-la基于Whirl2c构建统一编译后端框架采用的编译器的聚集技术,介绍了它采用的地址转换方法来解决聚集时不同寻址方式面临的指针共享问题。这些技术的运用使Shangri-la很好地整合了两种不同内核的编译工作。这种统一的编译平台使得网络程序员从传统繁琐的网络程序编写方式中解放出来。     

网络处理器IXP1200应用程序的改进

IXP1200是Intel推出的高性能网络处理器,该文分析了Intel提供的XP1200 StrongArm参与设计软件模型的不足,移去原有VxWorks操作系统的END结构,改进了StrongArm应用的软件层次模型,测试的结果表明,采用新的模型后,系统的性能得到显著提高。