網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理器處理器類型01基本概念的結(jié)構(gòu)和原理絡(luò)傳輸協(xié)議嵌入式目錄030204基本信息絡(luò)處理器（NetworkProcessor，簡稱NP），根據(jù)國際絡(luò)處理器會(huì)議（NetworkProcessorsConference）的定義：絡(luò)處理器是一種可編程器件，它特定的應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各種任務(wù)，比如包處理、協(xié)議分析、路由查找、聲音/數(shù)據(jù)的匯聚、防火墻、QoS等。絡(luò)協(xié)議處理器使用的協(xié)議多為TCP/IP協(xié)議，TCP/IP協(xié)議歷來是處理絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ谜Z言，IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最核心的協(xié)議。基本概念基本概念絡(luò)處理器（NetworkProcessor，簡稱NP），根據(jù)國際絡(luò)處理器會(huì)議（NetworkProcessorsConference）的定義：絡(luò)處理器是一種可編程器件，它特定的應(yīng)用于通信領(lǐng)域的各種任務(wù)，比如包處理、協(xié)議分析、路由查找、聲音/數(shù)據(jù)的匯聚、防火墻、QoS等。絡(luò)協(xié)議處理器使用的協(xié)議多為TCP/IP協(xié)議，TCP/IP協(xié)議歷來是處理絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ谜Z言，IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最核心的協(xié)議，所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸，處理IP協(xié)議要耗費(fèi)大量的CPU資源。絡(luò)傳輸協(xié)議絡(luò)傳輸協(xié)議TCP/IP協(xié)議歷來是處理絡(luò)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ谜Z言，傳統(tǒng)的TCP/IP技術(shù)在處理數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中采用軟件實(shí)現(xiàn)，需要占用大量的處理器資源。隨著絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，絡(luò)帶寬平均每12個(gè)月就增長3倍，美國西蒙公司己經(jīng)第一個(gè)推出了支持lOG到桌面的布線系統(tǒng)。而且，10GBaseTIEEE標(biāo)準(zhǔn)的草案己經(jīng)于2004年6月出臺(tái)，最終發(fā)布時(shí)間預(yù)計(jì)為2006年6月。同期CPU的處理速度則遵循了摩爾定律即每18個(gè)月增長2倍。而基本上1Hz的處理器最多可以處理每秒1bit數(shù)據(jù)傳送所產(chǎn)生的負(fù)載。實(shí)驗(yàn)表明，在800Mbit/s的線速度下，1GHz的Pentium3處理器資源占用率為100%，2.4GHz的Pentium4處理器資源占用率為30%。很明顯CPU的性能己經(jīng)日益跟不上絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步。今后絡(luò)運(yùn)用的瓶頸不再是帶寬資源，而是主機(jī)CPU處理TCP/IP協(xié)議棧的能力。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族中最核心的協(xié)議，所有的TCP，UDP，ICMP以及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸，處理IP協(xié)議要耗費(fèi)大量的CPU資源。為實(shí)現(xiàn)減輕處理器負(fù)荷、提高絡(luò)利用率的目的，可通過硬件卸載IP協(xié)議的部分任務(wù)

。的結(jié)構(gòu)和原理的結(jié)構(gòu)和原理根據(jù)IP協(xié)議在TCP/IP協(xié)議棧分層中所處的位置，IP層協(xié)議處理器應(yīng)包含3個(gè)模塊：發(fā)送端模塊、接收端模塊和DMA接口電路，如圖1所示。當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)經(jīng)。MA接口到發(fā)送端模塊進(jìn)行IP層協(xié)議處理再到卡進(jìn)行鏈路層協(xié)議處理，最后組裝為數(shù)據(jù)幀發(fā)送到絡(luò)中。當(dāng)主機(jī)接收到數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，數(shù)據(jù)依次經(jīng)卡、接收端模塊、DMA接口，最終存入主存儲(chǔ)器中。下面詳細(xì)說明各組成部分的工作原理。圖1DMA方式，是一種由DMA控制器完成存儲(chǔ)器與外部設(shè)備或外部存儲(chǔ)器之間大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?。由于主存和。MA之間有一條數(shù)據(jù)通路，因此主存和設(shè)備交換信息時(shí)，不通過CPU，也不需要CPU暫?，F(xiàn)行程序?yàn)樵O(shè)備服務(wù)，省去了保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。這一特點(diǎn)特別適合于高速I/O或輔存與主存之間的信息交換。PCI總線是32位并可升級(jí)到64位的獨(dú)立于CPU的處理總線，總線速度可達(dá)33/66MHz。通過將DMA邏輯和PCI接口規(guī)范緊密結(jié)合起來，構(gòu)成一個(gè)靈活的基于PCI2.2規(guī)范的DMA接口電路，通過此接口電路，協(xié)議處理器可通過PCI總線與計(jì)算機(jī)內(nèi)存直接交換數(shù)據(jù)。接口電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，圖2中#號(hào)表示低電平有效。其工作流程分為讀、寫兩部分。圖3是讀操作的流程圖，寫操作流程圖與之類似。嵌入式嵌入式對(duì)于嵌入式絡(luò)協(xié)議處理器的研究，Intel公司專門投資支持全球100所大學(xué)進(jìn)行協(xié)議處理器及其相關(guān)應(yīng)用的研究，并每年召開一次Workshop進(jìn)行交流與總結(jié)。同時(shí)，國外一些大公司推出了一系列的絡(luò)協(xié)議芯片產(chǎn)品，如Xilinx為65rimVirtex.5LX和LXTFPGA平臺(tái)增加三款新型小尺寸封裝器件，Virtex.5LX20T將微控制器、波形發(fā)生器、絡(luò)協(xié)議以及其他功能整合在具有高性價(jià)比、高性能和低邏輯功耗的FPGA內(nèi)。韓國WlZnet公司在2009年推出的固件絡(luò)協(xié)議芯片：W5100、W5300和W7100，該系列芯片將TCP/IP協(xié)議棧、以太MAC和PHY集成為一體，其中，W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，口v4，ARP，PPPoE，Ethemet等絡(luò)協(xié)議；支持4個(gè)獨(dú)立的Socket通信，內(nèi)部16K字節(jié)的發(fā)送/接收緩沖區(qū)可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，最大通信速率達(dá)到25Mbps；提供多種總線(兩種