作者：王砚方 来源：《电子产品世界》

网络处理器 如果你问intel和amd宣布的1ghz以上的pc处理器会用到哪里，那就让我告诉你最热的领域是网络和通信。5年以来，网络的传输速率每年翻一番，再快的处理器都不愁没地方用。 由于有了光纤，传输媒介的速率已不成问题。但是，信息包（packet，在atm中称为信元，即cell）通过路由器和交换机时，对包处理的最低要求是确定每一个包的下一目的地，在庞大的路由表中找到它的ip（internet protocol）地址，然后转发出去，而这一节必须在下一个包到达之前做完。障碍就出现在这里。 网络提速引发处理器革新 为了应付日益繁忙的信息流，网络的速度在几年前是155mb/s（sonet的oc-3标准），而现在已经到10gb/s(oc-192),2～3年内又会提高到40gb/s（oc-768）。 当速率比较慢时，通用的处理器完全赶行上数据流，因此并不需要专门的网络处理器（network processor）。后来，通用处理器不够快了，设计者就转向asic（专用集成电路）。 asic在完成规定的处理工作方面是非常卓越的，但它有两个缺点：一是开发的周期太长，复杂的asic要18个月到2年时间。路由器或交换机要增加新的功能，制造商需要等待的时间太长；第二，asic不是可编程的，要修改就必须经历一个设计和制造的周期，适应不了当今越来越短的产品开发周期。 直到1999年，还很少了有人知道一种专门处理包的处理器，即网络处理器。它同通用的处理器的同之处在于：网络处理器是为优化包处理而设计的，它将包以其到达的速度（即线速）送到下一个节点；而通用处理器则要处理范围很大的各种指令。另外，如果需要新的功能或新的标准，网络处理器可通过编程来实现以满足各种各样的网络应用。 对于网络处理器的计算能力的需求，不单取决于数据速率，还同如何处理这些数据有关。其中最简单的工作是根据包头部的信息确定将包送到哪里，按照iso（国际标准组织）的osi（互连开放系统）的7层协议模型，以上所说的地址解析和路由属于第2层到5第4层。 更复杂的处理，例如按用途的计费和负荷平衡等，要求处理器分析包负荷的内容，涉及同应用程序有关的数据管理和处理。例如，按用途的计费需要收集用户的信息，以处理帐单和对网络进行分析，处理器的工作包括监视登录以识别用户，检出登录信息，然后匹配用户的文件和收费政策表，并在负荷中找出关键字，这就属于osi的第5到第7层协议了。 网络处理器新品 网络处理器还刚刚在市场上露头，只有intel的ixp1200和mmc（www.mmcnet.com）的用于1gb/s以太网的np7120建立了生产线。另有两种用于oc-48（2.5gb/s）的网络处理器，即vitesse(www.vitesse.com)的1gb/s以太网处理器iq2000和ibm的powernp np4gs3，以及agere systems(www.agere.com)的payload plus在2000年第四季度投产，因此去年只有少量的网络处理器产品在市场出售。 有三家公司正在设计和开发用于10gb/s和全部7层协议的网络处理器，即xstream logic(www.xstreamlogic.com)的动态多线（dms）处理器核，一家以色列的公司ezchip(www.lexra.com)公司的netvortex。 lexra公司既不生产也不销售以netvortex为基础的片子，而是将netvortex的知识产飞奔出售给客户，让他们把netvortex同他们自己的电路集成到更大的网络处理系统中，以适应性能和价格的目标。 netvortex结构的基础是lexra公司的lx8000包处理核，这是一种32-bit的mips3000精减指令处理器（risc）。16个lx8000可以通过高速总线相连接，形成一个多处理器系统，用这样的结构组成的原形系统可在10gb/s速率执行全部的7层网络协议，有的用户甚至用到oc-768（40gb/s）。 在10gb/s速率下执行7层协议的处理可不是一件轻而易举的事，在这种情况下，64byte的包的处理时间只有12个时钟周期，这是很紧张的。 ezchip公司把10gb/s网络处理器的功能划分为四，对每一种功能优化设计了一种处理器核，组成四级流水线。np-1一共有64个核，每一级流水线都有一些适当的处理器核。 np-1的数据的宽度256～512bit，而不是通用处理器用的32或64bit。 然而，在osi的高层处理包时，涉及持续地包存取和查找表搜索，所以即使有这样高度优化的处理器结构，存储器访问仍然是一个瓶颈。对于10gb/s的处理器，需要500gb/s的存储带宽和至少