坚持用硅技术实现10-40Gb/s网络处理器和协处理器

新创企业一族
新创企业Terago通信公司直到拥有硅芯片的技术以后，才公开了其10Gb/s ProNP 5010 NP网络处理器。该企业的确是第一家推出OC-192线速硅芯片的厂商。Terago NP是其两种芯片产品之一，ProTera芯片组的另一半是Terago公司的ProTM 6020通信管理器，2002年二季度已出样品。Terago公司的目标客户群为那些面向核心城域网及边缘汇集应用开发高级因特网协议(IP)/MPLS路由器和多重服务业务供应平台的系统厂商。Pro NP拥有一个以应用为导向的程序设计模型，对硬件接口的要求简洁明了。基于GUI的软件开发环境可支持新NP器件的开发。
proNP 5010集成有Layer 3/4分类任务、数据包调整和监管功能。可支持的协议包括PoS、 IPv4、IPv6,、MPLS和DiffServ等。The ProTM采用可编程算法为入口和出口提供流量整形和进度安排。系统的内存要求按应用的不同而有所变化。
Terago公司CEO兼总裁Hemant Trivedi认为对10G硅芯片的需求已启动，现在应当跟进硅技术的进展，以便到今年年底时能推出有关部件(装置)的测试版。Trivedi指出，选择标准应遵从最大限度地发挥硅元件的效用性原则，综合考虑多种软件工具、客户应用实际性能的演示平台以及系统级功耗和所占面积等诸多因素。
Ezchip公司正在推出其7层全双工NP-1网络处理器，其采用硅技术的QX-1通信管理器已于今年7月推出。NP-1面向因特网核心、城域网边缘和企业骨干网应用，产品特点是OC-192 PoS、10GbE、8GbE端口可选。NP-1采用IBM工艺制作，器件上集成有片上千兆位和10GbE MACs、嵌入式搜索引擎和内容意识处理功能。嵌入式搜索引擎拥有超大规模表查找功能选项，且无需分类器、CAM或SRAM。内容处理技术具有Layer 2-4流分类交换和路由选择功能以及Layer 5-7深层包处理功能，可实现内容交换、TCP卸载(off-loading)、安全性和通信分析等应用。Ezchip的超标量TOPcore架构以任务优化处理器(TOP)为中心构建，每个TOP执行一个特定的联网任务。
尽管因特网机器公司因更换芯片供应商，由德州仪器转向一家台湾代工厂，以及在此过程中不得不把后端设计也纳入内部来实现，从而使其计划推迟了一个季度，但是，该公司还是按进度要求于2002年二季度提供了其10Gb/s NPE10 NP引擎和TMC10流量管理协处理器，及其200Gb/s SE200 交换组件所用的硅芯片。后端设计由内部完成，会牵扯到最初的财务预算，但公司CEO及创始人Chris Hoogenboom报告称，因特网机器公司将通过迅速出货首批1000套器件来寻求成本费用的平衡。因特网机器公司的NP产品能够以全双工OC-192c的速率进行数据包的处理，流量管理器也能实现以全双工OC-192的速率运行。
据称，基于RISC微内核、采用了0.13微米技术的NPE10具有易于编程操作的单线程的程序设计模型，以实现应用程序代码的便捷开发。它能够在不同的子通道上同时支持多种协议和服务。设计人员可使用因特网机器公司的工具或现有的GNU编译器进行程序开发。
因特网机器公司的TMC10流量管理器有64个嵌入式串行器/解串行器(SerDes)收发单元。它实现OC-192c线速下的缓存及队列管理功能、通信规划、开关光纤上的流控制、拥塞管理及多协议通信统计等功能。
硅接入网络公司的全双工20Gb/s iFlow包处理器(iPP)面向城域网/企业级GbE 及PoS应用。据称一个iPP单器件便可同时支持多达20个全双工GbE端口的Layer 2-7交换和路由选择功能。iPP的特点是采用基于网络专用处理器的多处理器架构。据称由1.25亿个晶体管构成的该芯片，其运行速度最高达到333MHz，片上集成有32个多线程包处理器、包缓冲存储器、4 M暂存、指令RAM和1k x 72位三态(ternary)CAM。制造商称，典型操作无需外部存储器。4个12.6Gb/s SPI 4.2包接口可将NP与成帧器、光纤装置以及协处理器连接。iPP拥有6.4Gb/s协处理器通道，能够与多达5个协处理器同时进行接口连接。
硅接入公司的计费及监管专用iFlow Classifier (iCL)和iFlow Accountant (iAC)协处理器目前也在准备推出样品。iCL后备（look-aside）分类器将密集型容差分类存储器与高速算法运算相结合。它能够分选高达40Gb/s的数据流和进行每秒高达2亿次的统计操作处理。iAC实施核算功能，使服务提供商能够在光速数据率下实现按数据流、按服务和按包计费。它将高密度的24M字节专用存储器阵列与片上算法逻辑单元和监管电路结合在一起。
Xelerated公司面向城域网边缘和核心网络应用，正在推动40Gb/s产品方案的开发以期早日获得使用。利用其准备第四季度出样的包处理器Xelerator X40和流量管理器T40，设计人员可以构筑由OC-192到OC-768线速应用的任意1-4端口10Gb/s线卡方案。Xelerated公司的包处理器是一种2 x 10Gb/s全双工单芯片解决方案。今年将得以应用的唯一40Gb/s全双工方案，将使用2个包处理器和4个通信管理器。无论是10-40 Gb/s X40还是T40，都有8个SPI-4 Phase 2端口，都基于相同的可编程流水线技术。
Xelerated的开发工具套件及工程服务现在也已出现。据称，系统供应商将可以通过应用程序设计细分应用。利用开发工具，系统设计人员能够开发自已的应用程序以及更为高级的通信管理功能。

预处理器和网络ASIC
Fast-Chip公司的PolicyEdge OC-192服务处理器或许可以被认为是一种协处理器，但其制造商称，该器件也可作为主芯片使用。Fast-Chip公司自2001年10月份起已拥有了硅技术，并预计本季度将推出其第二代芯片。PolicyEdge器件采用一种流通过架构实现分类、调整和统计收费功能。它可以固定到原先的ASIC上，可以与流量管理器配合使用，可以置于另一NP的前面以提升该处理器的性能。Fast-Chip芯片在OSI协议栈中对数据包进行递推分类到Layer 7。
在Net ASIC产品领域，Marvell公司已推出第一只10Gb/s器件样品。Net ASIC是一种可配置器件，而其可编程性体现于NP的附加值作用。Marvell公司的Prestera-MX芯片对---10x GbE 98MX620和10GbE 98MX630是用于城域以太网的。这两个全双工芯片都集成了以太网MAC、分类、监管、调整和流量管理等功能。所需的外部存储器为DDR SDRAM，用于包缓冲。该芯片支持LPM、ACL和MPLS，无CAM要求。

更多的协处理器
在全部NP解决方案中，所要求的协处理器类型还有搜索加速器，且IDT公司目前正在发货其以OC-192线速工作的用于32kx72和64kx72全三态设备的硅芯片。这类IP协处理器对数据库的查询速度为1亿次/秒，搜索宽度为576位。在涉及到大的表单应用时，采用多重IP协处理器。最大可以实现8个IP协处理器层叠而性能无损。
ZettaCom公司正准备推出其ZTM200 10Gb/s流量管理器样品，在入口、出口的管理上均采纳网络处理论坛的CSIX接口标准，可方便地与其它设备进行连接。
该流量管理器与ZettaCom公司的T比特交换结构一起，共同构成ZettaCom ZRS-1参考系统，此系统可支持流量管理线卡由单工模式向双工模式的升级。针对不同的ATM、IP、MPLS及以太网等协议，每块线卡都可提供用户定义的10 Gb/s全双工带宽支持。■(承慧译)

图1 因特网机器公司参考板上的较大的芯片产品为该公司的NPE10网络处理器和TMC10流量管理协处理器。利用此参考板，客户能实现各种应用。

图2 Terago公司的开发平台提供完整的proNP 5010in网络处理器开发环境，在此平台上，用户可开发和运行任何线卡应用和进行详细的性能测量。

图3 EZchip公司带嵌入式搜索引擎的全双工10Gb/s网络处理器
把芯片总数和功耗降为最少，且支持多种网络接口。