网路处理器从去年开始吸引整个网路界的目光,许多新创公司纷纷提出新颖的设计来解决网路的问题,如T.Sqware、C-Port、Sitera、Agere等,无不卯足了劲利用各种会展推销理念,介绍自己。已占先机的大厂如Intel、IBM等推波助澜的效果更大,而老牌的网路晶片公司如MMC Networks等则不忘提醒大众他们才是此道的先驱者。今年以来则购并的风潮也络绎不绝,各大厂竞相网罗网路处理器的公司,唯恐来不及取得技术就被时代浪潮所淘汰。Motorola取得C-Port、Lucent取得Agere、Vitesse取得Sitera,几乎沾上边的都网罗殆尽。

■何谓网路处理器?

网路处理器本身包含一个或多个高效能的微处理器,有些是标准的精简指令处理器(RISC),有些则专门设计处理特殊功能的处理器,主要的特点就是网路处理的功能是由程式控制,因而具有完全的弹性,可以适应市场的变化及网路功能日新月异的更新。近年来网际网路的高速成长、应用范围急速扩张,因此网路处理器受到非常的重视。

■网路处理器架构

网路处理器的架构大多为多处理器的设计,藉由强大的运算能力来达成所需的高效能。由于多处理器的设计中连结的架构至为紧要,各处理器间必须有畅通的合作模式,方能发挥效果,否则可能互相抵消。网路处理器大致上师法多处理器系统的架构,分为几个类型:

英代尔IPX-1200:其内部架构是由一个StrongARM的主处理器与6个较小的微引擎(Microengine)构成。所有的处理器接在同一个SRAM,及输出入的IX Bus上,是一种平行处理的设计,IX Bus的效能为64bit x 66MHz,亦即约有4Gbps的频宽,每秒可以处理3百万个乙太网路封包。

C-5处理器:由16个通道处理器CP(Channel Processor)与几个特殊的处理器XP(Executive Processor)、FP(Fabric Processor)、TLU(Table Lookup Unit)、QMU(Queue Management Unit)、 BMU(Buffer Management Unit)等构成,整体架构大致采取分工合作、各司其职的方式,必要的时候,CP可以平行连接扩充埠的频宽,或顺序连接,以装配线(Pipeline)的方式设计。

■软体搭配是致胜利器

由于网路处理器内建微处理器,开发软体成为运用网路处理器的重要环节,在这个方面,各家的分歧很大,因为软体与硬体的配合是网路处理器的致胜利器,正是发挥系统特色的重要层面,自然不能期待各家在此有任何共识,倒是各家厂商也尽力制定一些共同的功能介面,称为「CPIX」。但支援软体开发的工具,还是各显神通。原则上,各家都尽量提供完整的软体开发环境,有的强调标准的C/C++语言,有些则需要微码(Microcode)的程式,或为特殊的处理器设计特殊的指令。软体开发的功夫往往是被低估的成本,网路处理器这种需要大量软体配合的系统尤其应该注意。

网路处理器的高效能及弹性为许多新类型的网路设备提供了解决方案,就路由器而言,目前太多新的网路功能及介面正在发展,网路处理器提供厂商及用户持续发展的平台,而如防火墙、负载平衡器(Load Balancer)、甚至网路语音(VoIP)、网路视讯等,更是这些新工具一展长才的机会。

至于将来网路处理器会如何发展?目前CPU的技术已由过去少数高科技厂拥有、高不可攀的秘密武器,变成普及化的智慧商品,任何ASIC设计者只要有需要,都可以用合理的代价取得高效率的精简指令处理器( RISC),嵌入所设计的特殊功能晶片中。可以说所有的硬体设计都可拥有更多的智慧及弹性,网路处理器只是其中的先驱者。未来各种网路晶片的加入比率会愈来愈高,而网路处理器可能成为常态,而不是特例了。 (杨志琛)