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ASIC技術帶來網絡高性能

2019-11-05 01:44:52
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來源:轉載
供稿:網友

  僅僅采用精減指令集計算技術(RISC)處理器的路由器,已不能滿足對帶寬和先進功能日益增長的需求,因此,這一技術不再適于下一代路由器設計。
許多路由器設計者已經開始利用定制的專用集成電路(ASIC)來補充或替代RISC處理器。
從根本上說,ASIC是一種專為某一特定應用制造的芯片。ASIC可以將需要許多芯片完成的工作集成到一個單獨的、體積更小、速度更快的模塊上,以減少制造和支持費用,同時提高了使用ASIC設備的速度。ASIC技術現在已經非常先進,許多傳統上需要由軟件完成的功能現在都可以遷移到ASIC上。
尤其是ASIC可以使設計者利用不斷提高的硅片技術的能量來制造用于特定功能的設備(如路由器)。
在過去十年中,受不斷提高的硅片處理工藝的推動,ASIC技術在密度上和性能上都有了非常大的改進。最新的0.25微米ASIC技術可以在一個單個150MHz芯片上支持500多萬個門電路。十年前,1.5微米技術可以支持25MHz的性能。當時的門電路的密度一般為1萬到2萬個門電路。五年前,0.6微米技術可以支持66MHz的性能,門電路密度一般為7.5萬到10萬個門電路。
一個門電路就是ASIC上的一個電路,并且門電路可以多種方式來布置。一個芯片上的門電路陣列以及門電路的數量可以決定ASIC的總體功能。專家猜測,到2005年前,在計算機設備中的門電路數將達到1000萬門,而ASIC產業的市場規模也將達到80億美元。廠商可以選擇定制所有或部分門電路以及控制這些門電路的邏輯。
像IBM等ASIC廠商提供了基本ASIC庫,其它廠商可以從中選用。過去,像內存這類基本元素曾是標準的ASIC部件,不過,現在復雜的設計(如千兆以太網特性或對PCI控制器的支持)或ASIC廠商稱作內核的設計正被加入到許多ASIC廠商的計劃之中。
這些技術進步意味著,更多的功能被加入到硬件中,同時大大減少了處理周期的數量,增加了性能水平和功能。與利用軟件實現同樣功能相比,使用ASIC可以將性能提高多達兩倍。
但是,當你將各種功能遷移到硅片上時,還需要權衡一下利弊。一個全硬連線的路由器會很不靈活,并且具有風險。標準,非凡是當這些標準應用于網絡邊緣時,一直在處于不斷更新的狀態中。例如,像IEFT服務等這類服務質量(QoS)機制現在仍在不斷完善。新的協議(包括多協議標記交換和第二層遂道協議)才出現不久。新的ip打包方案才剛剛提出。
因此,在相當一段時間內,將不同幀處理功能制作在ASIC上不是一個好的方案。
一個較好的方式可能是將RISC與 ASIC技術精確的結合。這種方式可以使RISC處理器具有的最大靈活性與全硬連線ASIC解決方案的性能密度和費用優勢相結合。像緩沖區治理、隊列治理、QoS調度、地址查尋以及流量分類等普通功能可以無風險地卸載到ASIC硅片上。像第二層和第三層包頭過濾等包頭處理和修改功能連同QoS控制、統計采集和其它“可能改變的”功能可以由RISC處理器處理,以獲得更大的靈活性。
在決定多少包頭處理器功能應當由硬連線實現,以及多少功能應當下載到與可編程RISC處理器相連的固件上時,需要做不同的權衡。軟硬件的正確結合最終還要取決于某一特定交換機或路由器的設計者定位的市場段。
唯軟件實現的交換機和路由器具有靈活性,但卻不能提供足夠的性能,非凡當碰到如QoS這類高級特性時。硬連線的ASIC交換機和路由器應用可以具有非常高的性能,但卻不能提供廣域網邊緣所需的靈活性。  

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