Intel网络处理器概述.doc

第十四章Intel网络处理器概述前面我们讨论了网络处理器的一般问题，从本章开始我们将深入讨论一个特定的网络处理器--Intel网络处理器，以便对前面介绍的一般概念提供一个具体的说明。（1）IXA术语IXA（InterneteXchangeArchitecture）泛指Intel网络处理器体系结构以及相关的支持芯片。尽管IXA主要集中在网络处理器硬件，它也包括软件体系结构，因为如果不预想使用硬件的软件，可编程硬件是无法定义的。IXA包括控制面（慢路径）和数据面（快路径）处理，定义了硬件抽象、应用编程接口和互连机制，但是没有给出细节，IXA只是给出了概念组织。IXA中有如下三个重要组成部分：微引擎（Microengine，ME）：微引擎是Intel网络处理器的核心部件，也是Intel处理器取得线速处理性能的关键，在其它功能单元的支持下执行快路径上的包处理。XScaleCore：XScale核是Intel网络处理器的高层控制和管理单元，是与StrongARM兼容的一种微处理器，负责控制面的处理任务以及异常数据包的处理，上面运行VxWorks、嵌入式Linux等实时操作系统。IXA可移植框架（IXAPortabilityFramework）：为基于Intel网络处理器的软件开发提供应用编程接口和硬件抽象，使得运行在XScale核和微引擎上的软件具有良好的可移植性和可重用性。开发者对新一代网络处理器的要求包括四个方面：灵活性，高性能，可扩展性和可移植性。IXA能够满足这四个方面的要求。灵活性：在IXA架构的网络处理器中，微引擎完全可编程，在低层硬件设备的支持下可实现许多复杂的网络处理功能，具有较好的功能灵活性。高性能：IXA架构的网络处理器使用多个可并行操作的微引擎，通过增加微引擎的数目、提高微引擎和XScale核的时钟频率、采用新技术减小存储器访问延时以及增加专用硬件功能单元，可使网络处理器线速处理高达OC-192的网络数据，具备了网络宽带化所要求的高性能。可扩展性：通过增加微引擎的数目以及提高微引擎和XScale核的时钟频率，可使网络处理器达到OC-192的高端处理速率，具有良好的可扩展性。可移植性：IXA可移植框架提供了应用编程接口和硬件抽象，使得基于该框架开发的软件与底层硬件实现松耦合，具有良好的可移植性和重用性。（2）IXP术语IXP（InterneteXchangeProcessor）指实现了IXA架构的网络处理器芯片。尽管每一种IXP设计必须遵循IXA架构，但是不同的IXP可以定义自己的细节，比如片上功能单元的数量和种类、处理器的并行程度、存储器的大小以及内部数据带宽等。IXP网络处理器典型地包括一个XScale核、多个微引擎、存储器、若干硬件功能单元、与各种外部连接的接口、内部总线等。Intel提供了多种IXP网络处理器芯片，目前已是第二代产品。第一代产品与第二代产品的区别包括并行程度（即片上处理器的数量）、物理接口、芯片封装、功率消耗、硬件功能特性（如用于加密的硬件加速器）等方面的差异。图14-1列出了三款第二代IXP网络处理器。IXP2400主要面向OC-12到OC-48/2.5Gbps的网络接入和边缘网应用，有8个微引擎，每秒可完成超过50亿次的操作，可应用于WAN多服务交换、DSLAM、基站控制器和网关、4~7层交换、VoIP网关、多服务接入平台、高端路由器和VPN等。IXP2800主要面向OC-48么OC-192/10Gbps的边缘网和核心网应用，有16个微引擎，每秒可完成超过250亿次的操作，可应用于骨干网的路由与交换、无线设备、IPSec和VPN、10Gbps的企业交换和路由等。IXP2850在IXP2800的基础上增加了加密单元，可达到10Gbit/s的加/解密速度，可用于IPSec、VPN、QoSRouter等场合。通常用IXP2xxx泛指其中的任何一款网络处理器芯片。图14-1Intel第二代IXP网络处理器（3）IXP2xxx的主要部件一个IXP网络处理器是一块独立的芯片，它包含了一组复杂的可编程及不可编程的处理器和功能单元。以下是IXP2xxx芯片中的主要部件：一个嵌入式RISC处理器8到16个可编程包处理器多条独立的片上总线：提供芯片内部各功能单元之间的高速通道，包括多组单向高速数据总线和命令总线；处理器同步机制共享和不共享的片上存储器：每个微引擎内部有专用的本地存储器，芯片内部还有共享的Scratchpad存储器；一个低速串行接口：连接到XScale核，主要用于控制和管理；多个外部存储器接口：连接外部SRAM、DRAM及ROM（或FlashROM）等；多个外部I/O总线接口：PCI总线接口及MSF接口；计算哈希和加密的协处理器其它功能单元（4）外部连接图14-2给出了IXP2xxx支持的主要外