新型多核网络处理器

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1、新型多核网络处理器主要参考文献AdvancedProcessorwithSystemonaChipInterconnectTechnology.http://www.patentstorm.us思科QuantumFlow处理器及其战略研究。http://www.tektalk.cn。研发背景今天的网络要求越来越高的带宽和越来越复杂的数据包处理：链路带宽迅速提高（增长速度高于CPU性能的提升速度）新的业务大量涌现（音/视频通信、P2P业务等），要求网络设备具备快速的业务升级能力。业务流量持续增长（每12个月翻一番）包处理越来越复杂：安全：IPSec

2、/VPN，SSL，防火墙应用认知（applicationawareness）流量工程（TrafficEngineering）：QoS/SLA等。深度数据包检查（DeepPacketInspection，DPI）现状目前的网络设备大多采用通用处理器+ASIC的设计模式：ASIC无法提供业务快速升级所需的灵活性传统网络处理器：主要用于加速基本的包处理任务内部资源有限，无法支持DPI这样的复杂处理采用低级语言，缺乏相应的支持软件新型NP与传统NP的不同传统NP只处理数据面任务，新型NP可应用于控制面、数据面、管理面处理。传统NP主要卸载网络层和传输层功

3、能，而新型NP可以卸载第四层以上的处理（如DPI、加/解密、压缩/解压缩等），这主要通过集成各种特殊的硬件加速器来实现。传统NP一般采用微码编程，新型NP支持标准嵌入式操作系统和高级语言（C/C++）编程。主要的多核NP半导体厂商Cavirm（MIPS架构）Broadcom（MIPS架构）RMI（MIPS架构）CiscoFreescale（PowerPC架构）Tilera……1.CaviumOCTEON处理器面向网络、无线、控制和存储等应用，提供高度集成和低成本的64位计算解决方案，广泛用于各种网络设备。一种片上系统（SoC），集成了：1~2个定

4、制的cnMIPS64CPUcore：专门针对网络服务而设计，功耗很小。各种硬件加速器（应用，安全）：针对下一代IP网络各种需求的L3-L7数据、内容和安全服务硬件加速选项，分担MIPScore的很多任务。丰富的可配置网络接口：以太网、PCI/PCI-X、VoIP、USB2.0等。OCTEONCN31XX的内部结构CN31XX的组成cnMIPS64core：带有片上存储管理单元MMU（负责虚拟地址和物理地址之间的映射）增强的MIPS64Release2整数指令集双发射、5级流水线的超标量体系结构32KB指令缓存和8KBL1数据缓存一致存储子系统：2

5、56KBL2cache64/72-bitDDR2内存控制器（可选的）低延迟16-bitDDR2-667，用于基于内容的处理和保存元数据CN31XX的组成（续）集成的应用加速协处理器：数据包I/O处理引擎：针对L2-L4的包处理和缓冲区管理引擎。TCP加速：包括全面的检查、标签产生、校验和、定时器和缓冲区管理。队列/调度和服务质量硬件：对于输入包实现基于Diffserv、QoS/ToS、输入端口的队列/调度；对于输出包实现基于固定优先级或加权公平队列（WFQ）的队列/调度。安全硬件完全分担：针对IPSec、SSL、SRTP、WLAN802.11i安

6、全协议处理，支持所有的标准算法。压缩/解压缩硬件加速：实现GZIP、PKZIP和各种协议。模式匹配硬件加速引擎（8个）：深度数据包检查。不同的处理器版本（通信处理器、安全通信处理器、网络服务处理器）包含不同的硬件加速选项。CN31XX的组成（续）集成的高性能网络接口：最多3个可配置的以太网接口：3个10/100/1000EthernetMACRGMII，或者1个RGMII+1个GMII。32位PCI/PCI-X主设备或从设备。支持无缝VoIP的TDM/PCM接口。480MbpsUSB2.0主设备性能每秒最多执行10亿条（CN3110）或20亿条（

7、CN3120）指令。500Mbps~2Gbps的应用性能：最高2Gbps64BIP转发最高2GbpsTCP、IPSec、SSL、压缩/解压缩最高1Gbps正规表达式匹配工业标准的编程模型，不需要任何专用工具或微代码2.BroadcomBCM14803.RMIXLR处理器采用SoC技术，将网络连接、负载平衡、安全、XML等功能集成在一个芯片上。基于Mips64架构。支持LinuxSMP和VxWorks等常见的操作系统，允许利用工业标准的开发工具和环境进行软件设计，没有代码空间的限制。可用于任何需要网络加速的场合，目标市场包括多业务交换机，路由器，防

8、火墙/VPN/IDS/内容认知网络、网络服务、虚拟存储和负载平衡等网络应用。XLR732的内部结构XLR处理器的设计特色多核多线程：包含