堅持用硅技術(shù)實(shí)現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(kāi)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(xiàn)速硅芯片的廠(chǎng)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公司的目標客戶(hù)群為那些面向核心城域網(wǎng)及邊緣匯集應用開(kāi)發(fā)高級因特網(wǎng)協(xié)議(IP)/MPLS路由器和多重服務(wù)業(yè)務(wù)供應平臺的系統廠(chǎng)商。Pro NP擁有一個(gè)以應用為導向的程序設計模型，對硬件接口的要求簡(jiǎn)潔明了?；贕UI的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境可支持新NP器件的開(kāi)發(fā)。
proNP 5010集成有Layer 3/4分類(lèi)任務(wù)、數據包調整和監管功能?？芍С值膮f(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。系統的內存要求按應用的不同而有所變化。
Terago公司CEO兼總裁Hemant Trivedi認為對10G硅芯片的需求已啟動(dòng)，現在應當跟進(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)的測試版。Trivedi指出，選擇標準應遵從最大限度地發(fā)揮硅元件的效用性原則，綜合考慮多種軟件工具、客戶(hù)應用實(shí)際性能的演示平臺以及系統級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容意識處理功能。嵌入式搜索引擎擁有超大規模表查找功能選項，且無(wú)需分類(lèi)器、CAM或SRAM。內容處理技術(shù)具有Layer 2-4流分類(lèi)交換和路由選擇功能以及Layer 5-7深層包處理功能，可實(shí)現內容交換、TCP卸載(off-loading)、安全性和通信分析等應用。Ezchip的超標量TOPcore架構以任務(wù)優(yōu)化處理器(TOP)為中心構建，每個(gè)TOP執行一個(gè)特定的聯(lián)網(wǎng)任務(wù)。
盡管因特網(wǎng)機器公司因更換芯片供應商，由德州儀器轉向一家臺灣代工廠(chǎng)，以及在此過(guò)程中不得不把后端設計也納入內部來(lái)實(shí)現，從而使其計劃推遲了一個(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。后端設計由內部完成，會(huì )牽扯到最初的財務(wù)預算，但公司CEO及創(chuàng )始人Chris Hoogenboom報告稱(chēng)，因特網(wǎng)機器公司將通過(guò)迅速出貨首批1000套器件來(lái)尋求成本費用的平衡。因特網(wǎng)機器公司的NP產(chǎn)品能夠以全雙工OC-192c的速率進(jìn)行數據包的處理，流量管理器也能實(shí)現以全雙工OC-192的速率運行。
據稱(chēng)，基于RISC微內核、采用了0.13微米技術(shù)的NPE10具有易于編程操作的單線(xiàn)程的程序設計模型，以實(shí)現應用程序代碼的便捷開(kāi)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)。設計人員可使用因特網(wǎng)機器公司的工具或現有的GNU編譯器進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。
因特網(wǎng)機器公司的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OC-192c線(xiàn)速下的緩存及隊列管理功能、通信規劃、開(kāi)關(guān)光纖上的流控制、擁塞管理及多協(xié)議通信統計等功能。
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GbE 及PoS應用。據稱(chēng)一個(gè)iPP單器件便可同時(shí)支持多達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(zhuān)用處理器的多處理器架構。據稱(chēng)由1.25億個(gè)晶體管構成的該芯片，其運行速度最高達到333MHz，片上集成有32個(gè)多線(xiàn)程包處理器、包緩沖存儲器、4 M暫存、指令RAM和1k x 72位三態(tài)(ternary)CAM。制造商稱(chēng)，典型操作無(wú)需外部存儲器。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。
硅接入公司的計費及監管專(zhuān)用iFlow Classifier (iCL)和iFlow Accountant (iAC)協(xié)處理器目前也在準備推出樣品。iCL后備（look-aside）分類(lèi)器將密集型容差分類(lèi)存儲器與高速算法運算相結合。它能夠分選高達40Gb/s的數據流和進(jìn)行每秒高達2億次的統計操作處理。iAC實(shí)施核算功能，使服務(wù)提供商能夠在光速數據率下實(shí)現按數據流、按服務(wù)和按包計費。它將高密度的24M字節專(zhuān)用存儲器陣列與片上算法邏輯單元和監管電路結合在一起。
Xelerated公司面向城域網(wǎng)邊緣和核心網(wǎng)絡(luò )應用，正在推動(dòng)40Gb/s產(chǎn)品方案的開(kāi)發(fā)以期早日獲得使用。利用其準備第四季度出樣的包處理器Xelerator X40和流量管理器T40，設計人員可以構筑由OC-192到OC-768線(xiàn)速應用的任意1-4端口10Gb/s線(xiàn)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(wú)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(xiàn)技術(shù)。
Xelerated的開(kāi)發(fā)工具套件及工程服務(wù)現在也已出現。據稱(chēng)，系統供應商將可以通過(guò)應用程序設計細分應用。利用開(kāi)發(fā)工具，系統設計人員能夠開(kāi)發(fā)自已的應用程序以及更為高級的通信管理功能。

預處理器和網(wǎng)絡(luò )ASIC
Fast-Chip公司的PolicyEdge OC-192服務(wù)處理器或許可以被認為是一種協(xié)處理器，但其制造商稱(chēng)，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)，并預計本季度將推出其第二代芯片。PolicyEdge器件采用一種流通過(guò)架構實(shí)現分類(lèi)、調整和統計收費功能。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)議棧中對數據包進(jìn)行遞推分類(lèi)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，而其可編程性體現于NP的附加值作用。Marvell公司的Prestera-MX芯片對---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(lèi)、監管、調整和流量管理等功能。所需的外部存儲器為DDR SDRAM，用于包緩沖。該芯片支持LPM、ACL和MPLS，無(wú)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(lèi)型還有搜索加速器，且IDT公司目前正在發(fā)貨其以OC-192線(xiàn)速工作的用于32kx72和64kx72全三態(tài)設備的硅芯片。這類(lèi)IP協(xié)處理器對數據庫的查詢(xún)速度為1億次/秒，搜索寬度為576位。在涉及到大的表單應用時(shí)，采用多重IP協(xié)處理器。最大可以實(shí)現8個(gè)IP協(xié)處理器層疊而性能無(wú)損。
ZettaCom公司正準備推出其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接口標準，可方便地與其它設備進(jìn)行連接。
該流量管理器與ZettaCom公司的T比特交換結構一起，共同構成ZettaCom ZRS-1參考系統，此系統可支持流量管理線(xiàn)卡由單工模式向雙工模式的升級。針對不同的ATM、IP、MPLS及以太網(wǎng)等協(xié)議，每塊線(xiàn)卡都可提供用戶(hù)定義的10 Gb/s全雙工帶寬支持?！?承慧譯)

圖1 因特網(wǎng)機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(hù)能實(shí)現各種應用。

圖2 Terago公司的開(kāi)發(fā)平臺提供完整的proNP 5010in網(wǎng)絡(luò )處理器開(kāi)發(fā)環(huán)境，在此平臺上，用戶(hù)可開(kāi)發(fā)和運行任何線(xiàn)卡應用和進(jìn)行詳細的性能測量。

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
把芯片總數和功耗降為最少，且支持多種網(wǎng)絡(luò )接口。