基于网络处理器IXP1200的以太网上联卡设计

ＤＲＡＭ和ＳＲＡＭ单元是可共享的智能单元。其中ＳＤＲＡＭ单元可以被ＩＸＰ１２００的ＳｔｒｏｎｇＡＲＭ内核以及微引擎和ＰＣＩ总线上的设备直接访问，这样可以支持ＳＤＲＡＭ与微引擎或ＩＸ总线以及ＰＣＩ总线之间的快速移动数据，而ＳＲＡＭ单元则具有比ＳＤＲＡＭ单元更快的访问时间，通常可以用来存储需要快速查找的表格，以提高性能。

３．３ ＦＰＧＡ控制逻辑单元

由于在英特尔公司所提供的网络处理器解决方案中，外部的数据接口是ＩＸ总线，该总线是英特尔提供的专有数据总线，而以太网上联卡中所采用的ＡＴＭ芯片的外部接口为标准的ＵＴＯＰＩＡ总线。所以，为了实现芯片间的互联，应采用ＦＰＧＡ来完成ＩＸ总线和ＵＴＯＰＩＡ总线间的变换，即在ＩＸ总线端实现ＩＸ总线的ＳＬＡＶＥ接口，在ＡＴＭ端实现ＵＴＯＰＩＡ 总线的ＳＬＡＶＥ接口。通过该ＦＰＧＡ逻辑控制单元可为ＡＴＭ到以太帧的转换提供物理层的控制功能。ＦＰＧＡ逻辑控制单元的实现对于完成以太网上联卡的设计非常关键。

３．４ ＡＴＭ与ＬＶＤＳ背板总线单元

该处理单元主要完成以太网上联卡中的网络处理器单元与背板ＡＴＭ的无缝连接。由于ＤＳＬＡＭ设备的设计核心是基于ＡＴＭ技术，为了将网络处理器单元应用在基于ＡＴＭ的ＤＳＬＡＭ设备中，必须采用该处理单元来实现系统互连。

ＤＳＬＡＭ设备系统中的其它板卡主要用于完成ＡＴＭ交换以及ＡＤＳＬ设备的线路接口。而背板是基于ＬＶＤＳ总线的高速差分总线，它具有抗干扰能力。这对于高密度的ＤＳＬＡＭ设备来说是非常重要的。实际上，上联卡就是通过ＡＴＭ的物理层芯片与高速ＬＶＤＳ总线进行互联，从而使该板卡无缝插接在系统之中。

>４ 以太网上联卡的软件设计

以太网上联卡的软件主要运行在网络处理器ＩＸＰ１２００中。为了方便基于网络处理器ＩＸＰ１２００的开发，英特尔公司特别推出了高度集成且具有强大开发能力的开发工具ＳＤＫ２．０。这个开发工具包中包含有ＩＸＰ１２００ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ ＷｏｒｋＢｅｎｃｈ，是一个集成的开发工具，专门用来写符号微码，并且具有汇编器以及优化设备，还提供了一个不需要硬件的ＩＸＰ１２００模拟器，可支持软件模式下的仿真和调试，因而具备友好的用户接口和调试环境。

    网络处理器ＩＸＰ１２００的软件开发主要基于两个层面，一个是高层软件，通常指运行在网络处理器ＩＸＰ１２００ ＳｔｒｏｎｇＡｒｍ内核上的管理软件、路由协议软件以及所有的系统所需任务，这部分软件通常需要一个嵌入式操作系统，目前的开发主要基于Ｌｉｎｕｘ操作系统。另一个层面是底层软件，这部分软件主要运行于六个微引擎之上，可用于完成包的快速处理，包括包的快速转发和基本的二层协议处理等，这部分软件采用微码形式来完成，但应特别注意软件部分的代码优化，即用尽可能少的指令来完成处理。在网络处理器ＩＸＰ１２００中，每个微引擎提供有２ｋ字大小的代码存储空间。此外，每个微引擎中也包含四个线程，这四个线程可构成硬件多线程。由于微引擎内部包含有大量的ＧＰＲ以及ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ传输寄存器，因此，在采用微线程进行相对寻址模式时，每个线程都具有自己特定的寄存器组，从而极大地加快了线程切换的速度。在ＩＸＰ１２００中进行微码设计有一个重要原则：即当一个线程在等待资源时，应将该线程切换出去，以让其它线程占用微引擎的处理，这样可进行快速切换，以保证各个线程都能够充分利用微引擎的处理机，而不会因为一个在等待资源线程，造成处理器的浪费。微码的组织也是按照这一原则来进行的。图４所示是高层软件的程序主流程图。高层软件的目的是完成整个硬件和软件的初始化，同时将微码程序加载到网络处理器的六个微引擎中，并启动运行。

底层软件的微码流程分为两个部分，其任务分配和以上讨论的六个微引擎的任务分配一致。它也分为两个方向，即ＡＴＭ到以太网方向和以太网到ＡＴＭ方向。图５所示是其微码的软件流程图。

５　结束语

本文介绍的基于网络处理器ＩＸＰ１２００的以太网上联卡，已经成功应用于ＤＳＬＡＭ设备中，并解决了ＤＳＬＡＭ设备与ＩＰ网络的高速互联问题。经过测试?本卡性能良好，系统运行稳定。

《基于网络处理器IXP1200的以太网上联卡设计(第3页)》