堅(jiān)持用硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)10-40Gb/s網(wǎng)絡(luò)處理器和協(xié)處理器

新創(chuàng)企業(yè)一族
新創(chuàng)企業(yè)Terago通信公司直到擁有硅芯片的技術(shù)以后，才公開了其10Gb/s ProNP 5010 NP網(wǎng)絡(luò)處理器。該企業(yè)的確是第一家推出OC-192線速硅芯片的廠商。Terago NP是其兩種芯片產(chǎn)品之一，ProTera芯片組的另一半是Terago公司的ProTM 6020通信管理器，2002年二季度已出樣品。Terago公司的目標(biāo)客戶群為那些面向核心城域網(wǎng)及邊緣匯集應(yīng)用開發(fā)高級(jí)因特網(wǎng)協(xié)議(IP)/MPLS路由器和多重服務(wù)業(yè)務(wù)供應(yīng)平臺(tái)的系統(tǒng)廠商。Pro NP擁有一個(gè)以應(yīng)用為導(dǎo)向的程序設(shè)計(jì)模型，對(duì)硬件接口的要求簡(jiǎn)潔明了。基于GUI的軟件開發(fā)環(huán)境可支持新NP器件的開發(fā)。
proNP 5010集成有Layer 3/4分類任務(wù)、數(shù)據(jù)包調(diào)整和監(jiān)管功能。可支持的協(xié)議包括PoS、 IPv4、IPv6,、MPLS和DiffServ等。The ProTM采用可編程算法為入口和出口提供流量整形和進(jìn)度安排。系統(tǒng)的內(nèi)存要求按應(yīng)用的不同而有所變化。
Terago公司CEO兼總裁Hemant Trivedi認(rèn)為對(duì)10G硅芯片的需求已啟動(dòng)，現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)跟進(jìn)硅技術(shù)的進(jìn)展，以便到今年年底時(shí)能推出有關(guān)部件(裝置)的測(cè)試版。Trivedi指出，選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)遵從最大限度地發(fā)揮硅元件的效用性原則，綜合考慮多種軟件工具、客戶應(yīng)用實(shí)際性能的演示平臺(tái)以及系統(tǒng)級(jí)功耗和所占面積等諸多因素。
Ezchip公司正在推出其7層全雙工NP-1網(wǎng)絡(luò)處理器，其采用硅技術(shù)的QX-1通信管理器已于今年7月推出。NP-1面向因特網(wǎng)核心、城域網(wǎng)邊緣和企業(yè)骨干網(wǎng)應(yīng)用，產(chǎn)品特點(diǎn)是OC-192 PoS、10GbE、8GbE端口可選。NP-1采用IBM工藝制作，器件上集成有片上千兆位和10GbE MACs、嵌入式搜索引擎和內(nèi)容意識(shí)處理功能。嵌入式搜索引擎擁有超大規(guī)模表查找功能選項(xiàng)，且無需分類器、CAM或SRAM。內(nèi)容處理技術(shù)具有Layer 2-4流分類交換和路由選擇功能以及Layer 5-7深層包處理功能，可實(shí)現(xiàn)內(nèi)容交換、TCP卸載(off-loading)、安全性和通信分析等應(yīng)用。Ezchip的超標(biāo)量TOPcore架構(gòu)以任務(wù)優(yōu)化處理器(TOP)為中心構(gòu)建，每個(gè)TOP執(zhí)行一個(gè)特定的聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。
盡管因特網(wǎng)機(jī)器公司因更換芯片供應(yīng)商，由德州儀器轉(zhuǎn)向一家臺(tái)灣代工廠，以及在此過程中不得不把后端設(shè)計(jì)也納入內(nèi)部來實(shí)現(xiàn)，從而使其計(jì)劃推遲了一個(gè)季度，但是，該公司還是按進(jìn)度要求于2002年二季度提供了其10Gb/s NPE10 NP引擎和TMC10流量管理協(xié)處理器，及其200Gb/s SE200 交換組件所用的硅芯片。后端設(shè)計(jì)由內(nèi)部完成，會(huì)牽扯到最初的財(cái)務(wù)預(yù)算，但公司CEO及創(chuàng)始人Chris Hoogenboom報(bào)告稱，因特網(wǎng)機(jī)器公司將通過迅速出貨首批1000套器件來尋求成本費(fèi)用的平衡。因特網(wǎng)機(jī)器公司的NP產(chǎn)品能夠以全雙工OC-192c的速率進(jìn)行數(shù)據(jù)包的處理，流量管理器也能實(shí)現(xiàn)以全雙工OC-192的速率運(yùn)行。
據(jù)稱，基于RISC微內(nèi)核、采用了0.13微米技術(shù)的NPE10具有易于編程操作的單線程的程序設(shè)計(jì)模型，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序代碼的便捷開發(fā)。它能夠在不同的子通道上同時(shí)支持多種協(xié)議和服務(wù)。設(shè)計(jì)人員可使用因特網(wǎng)機(jī)器公司的工具或現(xiàn)有的GNU編譯器進(jìn)行程序開發(fā)。
因特網(wǎng)機(jī)器公司的TMC10流量管理器有64個(gè)嵌入式串行器/解串行器(SerDes)收發(fā)單元。它實(shí)現(xiàn)OC-192c線速下的緩存及隊(duì)列管理功能、通信規(guī)劃、開關(guān)光纖上的流控制、擁塞管理及多協(xié)議通信統(tǒng)計(jì)等功能。
硅接入網(wǎng)絡(luò)公司的全雙工20Gb/s iFlow包處理器(iPP)面向城域網(wǎng)/企業(yè)級(jí)GbE 及PoS應(yīng)用。據(jù)稱一個(gè)iPP單器件便可同時(shí)支持多達(dá)20個(gè)全雙工GbE端口的Layer 2-7交換和路由選擇功能。iPP的特點(diǎn)是采用基于網(wǎng)絡(luò)專用處理器的多處理器架構(gòu)。據(jù)稱由1.25億個(gè)晶體管構(gòu)成的該芯片，其運(yùn)行速度最高達(dá)到333MHz，片上集成有32個(gè)多線程包處理器、包緩沖存儲(chǔ)器、4 M暫存、指令RAM和1k x 72位三態(tài)(ternary)CAM。制造商稱，典型操作無需外部存儲(chǔ)器。4個(gè)12.6Gb/s SPI 4.2包接口可將NP與成幀器、光纖裝置以及協(xié)處理器連接。iPP擁有6.4Gb/s協(xié)處理器通道，能夠與多達(dá)5個(gè)協(xié)處理器同時(shí)進(jìn)行接口連接。
硅接入公司的計(jì)費(fèi)及監(jiān)管專用iFlow Classifier (iCL)和iFlow Accountant (iAC)協(xié)處理器目前也在準(zhǔn)備推出樣品。iCL后備（look-aside）分類器將密集型容差分類存儲(chǔ)器與高速算法運(yùn)算相結(jié)合。它能夠分選高達(dá)40Gb/s的數(shù)據(jù)流和進(jìn)行每秒高達(dá)2億次的統(tǒng)計(jì)操作處理。iAC實(shí)施核算功能，使服務(wù)提供商能夠在光速數(shù)據(jù)率下實(shí)現(xiàn)按數(shù)據(jù)流、按服務(wù)和按包計(jì)費(fèi)。它將高密度的24M字節(jié)專用存儲(chǔ)器陣列與片上算法邏輯單元和監(jiān)管電路結(jié)合在一起。
Xelerated公司面向城域網(wǎng)邊緣和核心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，正在推動(dòng)40Gb/s產(chǎn)品方案的開發(fā)以期早日獲得使用。利用其準(zhǔn)備第四季度出樣的包處理器Xelerator X40和流量管理器T40，設(shè)計(jì)人員可以構(gòu)筑由OC-192到OC-768線速應(yīng)用的任意1-4端口10Gb/s線卡方案。Xelerated公司的包處理器是一種2 x 10Gb/s全雙工單芯片解決方案。今年將得以應(yīng)用的唯一40Gb/s全雙工方案，將使用2個(gè)包處理器和4個(gè)通信管理器。無論是10-40 Gb/s X40還是T40，都有8個(gè)SPI-4 Phase 2端口，都基于相同的可編程流水線技術(shù)。
Xelerated的開發(fā)工具套件及工程服務(wù)現(xiàn)在也已出現(xiàn)。據(jù)稱，系統(tǒng)供應(yīng)商將可以通過應(yīng)用程序設(shè)計(jì)細(xì)分應(yīng)用。利用開發(fā)工具，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠開發(fā)自已的應(yīng)用程序以及更為高級(jí)的通信管理功能。

預(yù)處理器和網(wǎng)絡(luò)ASIC
Fast-Chip公司的PolicyEdge OC-192服務(wù)處理器或許可以被認(rèn)為是一種協(xié)處理器，但其制造商稱，該器件也可作為主芯片使用。Fast-Chip公司自2001年10月份起已擁有了硅技術(shù)，并預(yù)計(jì)本季度將推出其第二代芯片。PolicyEdge器件采用一種流通過架構(gòu)實(shí)現(xiàn)分類、調(diào)整和統(tǒng)計(jì)收費(fèi)功能。它可以固定到原先的ASIC上，可以與流量管理器配合使用，可以置于另一NP的前面以提升該處理器的性能。Fast-Chip芯片在OSI協(xié)議棧中對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行遞推分類到Layer 7。
在Net ASIC產(chǎn)品領(lǐng)域，Marvell公司已推出第一只10Gb/s器件樣品。Net ASIC是一種可配置器件，而其可編程性體現(xiàn)于NP的附加值作用。Marvell公司的Prestera-MX芯片對(duì)---10x GbE 98MX620和10GbE 98MX630是用于城域以太網(wǎng)的。這兩個(gè)全雙工芯片都集成了以太網(wǎng)MAC、分類、監(jiān)管、調(diào)整和流量管理等功能。所需的外部存儲(chǔ)器為DDR SDRAM，用于包緩沖。該芯片支持LPM、ACL和MPLS，無CAM要求。

更多的協(xié)處理器
在全部NP解決方案中，所要求的協(xié)處理器類型還有搜索加速器，且IDT公司目前正在發(fā)貨其以O(shè)C-192線速工作的用于32kx72和64kx72全三態(tài)設(shè)備的硅芯片。這類IP協(xié)處理器對(duì)數(shù)據(jù)庫的查詢速度為1億次/秒，搜索寬度為576位。在涉及到大的表單應(yīng)用時(shí)，采用多重IP協(xié)處理器。最大可以實(shí)現(xiàn)8個(gè)IP協(xié)處理器層疊而性能無損。
ZettaCom公司正準(zhǔn)備推出其ZTM200 10Gb/s流量管理器樣品，在入口、出口的管理上均采納網(wǎng)絡(luò)處理論壇的CSIX接口標(biāo)準(zhǔn)，可方便地與其它設(shè)備進(jìn)行連接。
該流量管理器與ZettaCom公司的T比特交換結(jié)構(gòu)一起，共同構(gòu)成ZettaCom ZRS-1參考系統(tǒng)，此系統(tǒng)可支持流量管理線卡由單工模式向雙工模式的升級(jí)。針對(duì)不同的ATM、IP、MPLS及以太網(wǎng)等協(xié)議，每塊線卡都可提供用戶定義的10 Gb/s全雙工帶寬支持?！?承慧譯)

圖1 因特網(wǎng)機(jī)器公司參考板上的較大的芯片產(chǎn)品為該公司的NPE10網(wǎng)絡(luò)處理器和TMC10流量管理協(xié)處理器。利用此參考板，客戶能實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用。

圖2 Terago公司的開發(fā)平臺(tái)提供完整的proNP 5010in網(wǎng)絡(luò)處理器開發(fā)環(huán)境，在此平臺(tái)上，用戶可開發(fā)和運(yùn)行任何線卡應(yīng)用和進(jìn)行詳細(xì)的性能測(cè)量。

圖3 EZchip公司帶嵌入式搜索引擎的全雙工10Gb/s網(wǎng)絡(luò)處理器
把芯片總數(shù)和功耗降為最少，且支持多種網(wǎng)絡(luò)接口。