網(wǎng)絡(luò)通信處理器在路由器中的應(yīng)用分析

鄭軍 遠東頁巖煉化有限責任公司

網(wǎng)絡(luò)通信處理器具有靈活化、可編程的特點，其對網(wǎng)絡(luò)中信息流的處理能力是嵌入式處理器、集成電路處理器等其他類型處理器所不可比擬的。將這種新型處理器應(yīng)用到路由器的結(jié)構(gòu)設(shè)計當中，能有效提升路由器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境適用性和信息傳輸能力，繼而使其更好地滿足人們的工作生活需求。據(jù)此，我們有必要對網(wǎng)絡(luò)通信處理器在路由器中的應(yīng)用進行分析研究。

1 網(wǎng)絡(luò)通信處理器的相關(guān)概述

首先，從結(jié)構(gòu)上講:網(wǎng)絡(luò)通信處理器主要由網(wǎng)絡(luò)處理單元及智能加速器兩個硬件單元組成。其中，網(wǎng)絡(luò)處理單元作為整體結(jié)構(gòu)的核心部分，為網(wǎng)絡(luò)通信處理器的大容量、高速率數(shù)據(jù)處理提供了支持，因此人們稱做“數(shù)據(jù)包處理引擎”；智能加速器也可叫智能協(xié)處理器，其種類有很多，負責協(xié)助網(wǎng)絡(luò)處理單元完成數(shù)據(jù)包重組、快速數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)緩沖管理、信息順序管理、儲存器控制等行為。

其次，從功能上講:經(jīng)過通用處理器、嵌入式處理器、ASIC處理器的逐代發(fā)展，當前人們所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)通信處理器經(jīng)過了科學、細致的軟件優(yōu)化，具備有高水平的功能特性。在路由器的運行過程中，網(wǎng)絡(luò)通信處理器主要負責數(shù)據(jù)的通路任務(wù)，即實現(xiàn)數(shù)據(jù)物理接口與背板之間的數(shù)據(jù)傳輸處理。具體來講，其典型功能主要有以下兩點:第一，重組分段功能，即對傳輸過程中的數(shù)據(jù)信息實施段落區(qū)分、整合重組等操作；第二，存取控制功能，即將被識別后的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)的方案進行排列，并根據(jù)具體的流量控制要求、安全存儲規(guī)則檢查數(shù)據(jù)的幀數(shù)信息，并據(jù)此判斷出數(shù)據(jù)是否轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄。

2 網(wǎng)絡(luò)通信處理器在路由器中的應(yīng)用設(shè)計

2.1 微引擎的設(shè)計

微引擎是提升路由器處理速度的核心所在，其主體為32位的RISC處理器。在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信處理器的路由器設(shè)備當中，每個微引擎都可獨立完成工作，還可實現(xiàn)一定程度上的分工協(xié)作。例如，在一臺裝置有六個微引擎的路由器中，一個微引擎可以行使指令調(diào)度作用，而其他五個微引擎則負責數(shù)據(jù)信息的通信、轉(zhuǎn)換和處理。這種功能得益于網(wǎng)絡(luò)通信處理器的可編程特性，路由器設(shè)計人員可以根據(jù)不同的技術(shù)需求，對相同的微引擎進行差異化編程，從而明確其在路由器運行中的任務(wù)角色。

通常來講，微引擎設(shè)計中需要配備有算術(shù)邏輯單元、傳輸寄存器、通用寄存器以及程序儲存器等單元模塊，用于執(zhí)行、傳遞和儲存相應(yīng)的程序代碼。在實際的運行過程中，微引擎只能對其內(nèi)部傳輸寄存器中的Qos信息、包頭信息等實施操作。若一段時間內(nèi)微引擎的傳輸寄存器中沒有數(shù)據(jù)資源，其將會向路由器中的上層結(jié)構(gòu)發(fā)出數(shù)據(jù)、指令請求，并自動進入休眠狀態(tài)，直至接收到數(shù)據(jù)反饋，才恢復(fù)對代碼信息的執(zhí)行操作。

2.2 線路及單元接口的設(shè)計

在實際的路由器運行過程中，SRAM、IX、PCI、SDRAM四種總線與所有數(shù)據(jù)處理單元相連，為微引擎、單元接口等提供有力的通信渠道保障。其中IX總線的應(yīng)用最為主要，其由兩條獨立的32字節(jié)單向信道組成，一條用于數(shù)據(jù)信息的接收，另一條用于數(shù)據(jù)信息的發(fā)送。當IX總線運行于66兆赫的頻率下時，其單條信道的傳輸速率可達2.1GB每秒，而路由器所需要的單向帶寬為662MB每秒（WAN）以及800MB每秒（LAN），故不會對路由器的系統(tǒng)運行產(chǎn)生沖突。此外，為了滿足路由器結(jié)構(gòu)內(nèi)不同的連接需求，網(wǎng)絡(luò)通信處理器應(yīng)配備有POS-PL3、RMII等多種接口類型，以保證與以太網(wǎng)物理層、MAC層達成有效的數(shù)據(jù)信息交流。

2.3 數(shù)據(jù)包處理單元的設(shè)計

數(shù)據(jù)包處理單元是路由器中網(wǎng)絡(luò)通信處理器應(yīng)用的重要部分，其設(shè)計應(yīng)具備相應(yīng)的信息讀取、調(diào)度和轉(zhuǎn)發(fā)能力，并被分散設(shè)置到處理器的多個分塊當中。當多個微引擎同時運行時，數(shù)據(jù)包處理單元主要用于轉(zhuǎn)發(fā)、修改和查找由IX總線處接收到的代碼指令信息，并將其以數(shù)據(jù)包頭的形式存入到傳輸寄存器當中，為微引擎執(zhí)行處理任務(wù)做出引導。當處理行為完成以后，數(shù)據(jù)包處理單元會將數(shù)據(jù)發(fā)送到IX總線的緩沖區(qū)當中，留作循環(huán)使用。

3 總結(jié)

總而言之，網(wǎng)絡(luò)通信處理器集穩(wěn)定性與靈活性于一身，可為路由器提供出高水平的數(shù)據(jù)處理功能支持。由本文分析可知，與前幾代處理器相比，新型的網(wǎng)絡(luò)通信處理器可根據(jù)操作者具體的代碼指令實現(xiàn)差異化的功能特性，并現(xiàn)出提升路由器設(shè)備的通信能力和信息傳輸速率，從而為路由器對當前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的高度適應(yīng)性做出了有力保障。最后，希望本文對路由器設(shè)計者日后的網(wǎng)絡(luò)通信處理器應(yīng)用有所幫助。

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