网络处理器IntelIXP1200应用
随着网络规模和接口速度的增加,基于通用RISC技术的网络设备无法在性能上满足线速处理要求;另一方面新的网络通信协议、标准不断出现或变化,用户的需求也在不断变化之中,使得数据通信产品的更新换代周期迅速缩短。在这种背景下,网络处理器（Network Processor,NP）为下一代通信产品的设计提供了一种灵活的解决方案。
网络处理器是一种专用于网络通信设备的通用芯片,是一种开放式的、多样化、可编程的开发环境,允许不同的设备供应商采用同样的芯片制造出各自不同功能和特色的网络设备。网络处理器芯片专门针对通信功能进行了优化,综合了RISC芯片和ASIC的优点——既像RISC可以软件编程、提供足够的灵活性来适应数据通信市场高速的发展,又具有ASIC那样的高性能,但又不象ASIC那样需要长达12个月的开发周期。通过下载不同的程序,同样的硬件平台可以支持Vlan交换机、路由器、宽带接入服务器、NAT、防火墙、WEB交换机等,支持各种速率的以太网、ATM、POS等接口,升级非常方便。
目前提供NP的主要厂商有Agere、Intel、IBM、Maker/Conexant、MMC、Motorola等。IXP1200网络处理器是Level-One公司（现属Intel）的拳头产品。
IXP1200由7个RISC处理器、外部存储器接口、IX总线接口以及PCI总线接口等封装于1个芯片上构成。7个RISC处理器当中有6个为包作业处理引擎以及1个管理／控制包作业处理引擎的“StrongARM”核。图1为IXP1200结构图。
IXP1200主要包括以下组件：
1.6个集成的32位可编程微引擎,工作频率可达200MHz,每个引擎可支持四个线程,每个线程有独立的程序计数器;
2.集成有Intel StrongARM 32位处理器(RISC)核,16K指令缓冲,8K数据缓冲,512字节的一次性临时数据缓冲,写缓冲,内存管理单元;
3.高带宽4.2Gb/s 的I/O总线;
4.集成的32位,66MHz PCI总线接口。
网络处理器的最大特点是可编程性,因此开发重点由硬件转向软件。IXP1200平台上的软件按运行位置可分为两部分：StrongARM核上运行BSP、驱动程序、实时操作系统、路由表维护及上层应用程序,使用标准C语言开发;微引擎进行数据流输入/输出、打包/拆包、分类、快速查表、转发等实时要求非常苛刻的处理。每个微引擎包含一段可编程的控制存储器区(1024×32bit,1K条指令),用以存储微码程序。微引擎中的四个线程共享该控制存储器。微引擎编程使用一套专为网络数据流处理应用定制的指令集,去掉了通用RISC芯片中对协议及包处理用处不大的部分,同时保留了RISC指令长度一致、单周期执行时间、易于并行和流水线处理等优点。
微引擎目前可以使用33条基本指令,大部分指令可以有不同执行选项,合理组合使用可以达到最高性能。指令集合按功能可以分为如下五类：算术逻辑运算、移位类;分支及跳转类;访问类指令;本地寄存器操作;杂类指令。
