網絡處理器及其處理單元相關技術的研究.pdf

1、隨著通信技術的飛速發(fā)展，當今網絡正在向著可以提供包括海量數(shù)據(jù)傳輸、音視頻等各種高帶寬服務的下一代網絡發(fā)展。這種發(fā)展趨勢對整體網絡設施的網絡包的處理能力與處理速度都提出新的要求，基于專用集成電路和通用處理器的傳統(tǒng)網絡數(shù)據(jù)解決方案已不能同時滿足網絡包處理速度和靈活性這兩方面的需求，因此出現(xiàn)了專門為網絡數(shù)據(jù)高速處理任務量身定做、基于專用指令集處理器技術的可編程網絡處理器。
　　本文首先介紹了現(xiàn)代網絡處理器體系結構，分析了目前網絡處理器設

2、計中所面臨的兩個共同問題：第一是缺乏對指令級并行性的挖掘；第二是處理單元拓撲結構不夠靈活。然后此基礎上提出了一種基于片上網絡和超長指令字結構的網絡處理器體系結構。該體系結構可以較好的解決上面兩個問題，超長指令字處理單元可以增加對程序中指令并行性的開發(fā)；片上網絡的自動負載能力和本文提出的任務資源動態(tài)映射的算法使得網絡處理單元拓撲結構能夠具有很好的靈活性。
　　其次，本文研究了超長指令字處理單元的結構，根據(jù)網絡處理任務的特點分析了協(xié)處

3、理器通信接口和幾種利用硬件機制實現(xiàn)的網絡處理專用指令的設計方法，并對設計的協(xié)處理器通信接口以及指令相關的部分硬件模塊進行了仿真驗證，確定了其設計方法的正確性。
　　最后，本文深入分析了專用指令中路由查找指令對應的協(xié)處理器的相關技術，在此基礎上提出了一種易于硬件實現(xiàn)、基于可變分支Trie樹結構的樹位圖路由查找算法以及硬件實現(xiàn)方案，并對路由表查找算法進行了性能驗證以及硬件適用性分析。結果表明該路由查找算法的性能指標以及實現(xiàn)方式都可以達