ASIC技術(shù)帶來網(wǎng)絡(luò)高性能

2019-11-05 01:44:52

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供稿：網(wǎng)友

　　僅僅采用精減指令集計(jì)算技術(shù)（RISC）處理器的路由器，已不能滿足對帶寬和先進(jìn)功能日益增長的需求，因此，這一技術(shù)不再適于下一代路由器設(shè)計(jì)。
許多路由器設(shè)計(jì)者已經(jīng)開始利用定制的專用集成電路（ASIC）來補(bǔ)充或替代RISC處理器。
從根本上說，ASIC是一種專為某一特定應(yīng)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(gè)單獨(dú)的、體積更小、速度更快的模塊上，以減少制造和支持費(fèi)用，同時(shí)提高了使用ASIC設(shè)備的速度。ASIC技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常先進(jìn)，許多傳統(tǒng)上需要由軟件完成的功能現(xiàn)在都可以遷移到ASIC上。
尤其是ASIC可以使設(shè)計(jì)者利用不斷提高的硅片技術(shù)的能量來制造用于特定功能的設(shè)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(dòng)，ASIC技術(shù)在密度上和性能上都有了非常大的改進(jìn)。最新的0.25微米ASIC技術(shù)可以在一個(gè)單個(gè)150MHz芯片上支持500多萬個(gè)門電路。十年前，1.5微米技術(shù)可以支持25MHz的性能。當(dāng)時(shí)的門電路的密度一般為1萬到2萬個(gè)門電路。五年前，0.6微米技術(shù)可以支持66MHz的性能，門電路密度一般為7.5萬到10萬個(gè)門電路。
一個(gè)門電路就是ASIC上的一個(gè)電路，并且門電路可以多種方式來布置。一個(gè)芯片上的門電路陣列以及門電路的數(shù)量可以決定ASIC的總體功能。專家猜測，到2005年前，在計(jì)算機(jī)設(shè)備中的門電路數(shù)將達(dá)到1000萬門，而ASIC產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模也將達(dá)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(nèi)存這類基本元素曾是標(biāo)準(zhǔn)的ASIC部件，不過，現(xiàn)在復(fù)雜的設(shè)計(jì)（如千兆以太網(wǎng)特性或?qū)CI控制器的支持）或ASIC廠商稱作內(nèi)核的設(shè)計(jì)正被加入到許多ASIC廠商的計(jì)劃之中。
這些技術(shù)進(jìn)步意味著，更多的功能被加入到硬件中，同時(shí)大大減少了處理周期的數(shù)量，增加了性能水平和功能。與利用軟件實(shí)現(xiàn)同樣功能相比，使用ASIC可以將性能提高多達(dá)兩倍。
但是，當(dāng)你將各種功能遷移到硅片上時(shí)，還需要權(quán)衡一下利弊。一個(gè)全硬連線的路由器會(huì)很不靈活，并且具有風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)，非凡是當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)邊緣時(shí)，一直在處于不斷更新的狀態(tài)中。例如，像IEFT服務(wù)等這類服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制現(xiàn)在仍在不斷完善。新的協(xié)議（包括多協(xié)議標(biāo)記交換和第二層遂道協(xié)議）才出現(xiàn)不久。新的ip打包方案才剛剛提出。
因此，在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，將不同幀處理功能制作在ASIC上不是一個(gè)好的方案。
一個(gè)較好的方式可能是將RISC與 ASIC技術(shù)精確的結(jié)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(fèi)用優(yōu)勢相結(jié)合。像緩沖區(qū)治理、隊(duì)列治理、QoS調(diào)度、地址查尋以及流量分類等普通功能可以無風(fēng)險(xiǎn)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(tǒng)計(jì)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(yīng)當(dāng)由硬連線實(shí)現(xiàn)，以及多少功能應(yīng)當(dāng)下載到與可編程RISC處理器相連的固件上時(shí)，需要做不同的權(quán)衡。軟硬件的正確結(jié)合最終還要取決于某一特定交換機(jī)或路由器的設(shè)計(jì)者定位的市場段。
唯軟件實(shí)現(xiàn)的交換機(jī)和路由器具有靈活性，但卻不能提供足夠的性能，非凡當(dāng)碰到如QoS這類高級特性時(shí)。硬連線的ASIC交換機(jī)和路由器應(yīng)用可以具有非常高的性能，但卻不能提供廣域網(wǎng)邊緣所需的靈活性。

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