網絡通信處理器在路由器中的應用分析

鄭軍 遠東頁巖煉化有限責任公司

網絡通信處理器具有靈活化、可編程的特點，其對網絡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用到路由器的結構設計當中，能有效提升路由器設備的網絡環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。據此，我們有必要對網絡通信處理器在路由器中的應用進行分析研究。

1 網絡通信處理器的相關概述

首先，從結構上講:網絡通信處理器主要由網絡處理單元及智能加速器兩個硬件單元組成。其中，網絡處理單元作為整體結構的核心部分，為網絡通信處理器的大容量、高速率數據處理提供了支持，因此人們稱做“數據包處理引擎”；智能加速器也可叫智能協處理器，其種類有很多，負責協助網絡處理單元完成數據包重組、快速數據查詢、數據緩沖管理、信息順序管理、儲存器控制等行為。

其次，從功能上講:經過通用處理器、嵌入式處理器、ASIC處理器的逐代發展，當前人們所應用的網絡通信處理器經過了科學、細致的軟件優化，具備有高水平的功能特性。在路由器的運行過程中，網絡通信處理器主要負責數據的通路任務，即實現數據物理接口與背板之間的數據傳輸處理。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據信息實施段落區分、整合重組等操作；第二，存取控制功能，即將被識別后的數據按照預設的方案進行排列，并根據具體的流量控制要求、安全存儲規則檢查數據的幀數信息，并據此判斷出數據是否轉發或丟棄。

2 網絡通信處理器在路由器中的應用設計

2.1 微引擎的設計

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。在應用網絡通信處理器的路由器設備當中，每個微引擎都可獨立完成工作，還可實現一定程度上的分工協作。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度作用，而其他五個微引擎則負責數據信息的通信、轉換和處理。這種功能得益于網絡通信處理器的可編程特性，路由器設計人員可以根據不同的技術需求，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角色。

通常來講，微引擎設計中需要配備有算術邏輯單元、傳輸寄存器、通用寄存器以及程序儲存器等單元模塊，用于執行、傳遞和儲存相應的程序代碼。在實際的運行過程中，微引擎只能對其內部傳輸寄存器中的Qos信息、包頭信息等實施操作。若一段時間內微引擎的傳輸寄存器中沒有數據資源，其將會向路由器中的上層結構發出數據、指令請求，并自動進入休眠狀態，直至接收到數據反饋，才恢復對代碼信息的執行操作。

2.2 線路及單元接口的設計

在實際的路由器運行過程中，SRAM、IX、PCI、SDRAM四種總線與所有數據處理單元相連，為微引擎、單元接口等提供有力的通信渠道保障。其中IX總線的應用最為主要，其由兩條獨立的32字節單向信道組成，一條用于數據信息的接收，另一條用于數據信息的發送。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運行產生沖突。此外，為了滿足路由器結構內不同的連接需求，網絡通信處理器應配備有POS-PL3、RMII等多種接口類型，以保證與以太網物理層、MAC層達成有效的數據信息交流。

2.3 數據包處理單元的設計

數據包處理單元是路由器中網絡通信處理器應用的重要部分，其設計應具備相應的信息讀取、調度和轉發能力，并被分散設置到處理器的多個分塊當中。當多個微引擎同時運行時，數據包處理單元主要用于轉發、修改和查找由IX總線處接收到的代碼指令信息，并將其以數據包頭的形式存入到傳輸寄存器當中，為微引擎執行處理任務做出引導。當處理行為完成以后，數據包處理單元會將數據發送到IX總線的緩沖區當中，留作循環使用。

3 總結

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

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