多核多线程和NP的区别.docx

1、网络处理器NP的困境网络处理器NP是更加接近ASIC的处理器：期望能够达到接近ASIC的性能，同时又提供灵活的编程能力。在不是十分复杂的网络应用中，网络处理器是比较适合的。但是如果应用复杂的话，由于受限于一定的微码空间和不够灵活的业务处理流程，网络处理器就显得比较被动了。使用网络处理器设计整个系统，会从一定程度上降低整个系统对于修改或者升级业务需求方面的响应速度，固定大小的微码空间也限制了应用的丰富性；不同的网络处理器对业务应用的适应性也存在各种各样的限制，对于真正的灵活业务应用，网络处理器还是缺乏必需的灵活变通的能力。2? 传统单核处理器发展的瓶颈图2 单核处理器发展的瓶颈 处理性能高低与处理器、内存以及I/O外设访问的速度也是密切相关的。从图中可以看出，在性能提升方面，处理器主频，内存访问速度以及I/O访问速度的发展十分不平衡。处理器的主频每两年就要翻一番，而内存访问的速度要每六年才能提高一倍，而I/O访问的速度要提高一倍的话需要八年的时间。所以处理器与I/O的发展不均衡已经对整机性能提升产生了很大的瓶颈，单纯依靠提高处理器主频来提升整个系统的性能已经不可行，因为大部分时间，CPU都在等待内存或者I/O访问的返回才能继续下一步的工作。而高主频处理器的设计对生产制造工艺要求非常高，生产难度大，成品率也较低，因此造成生产的成本居高不下。3希望：多核处理器从用户角度看，他们需要的是一种编程简单，针对市场需求升级容易，而且能提供强大吞吐量的处理器产品。因此，符合上述特征的新一代处理器产品及解决方案便成为市场争相追逐的焦点。图3 微处理器的竞争布局从上图可以看到，对于网络设备而言，采用的微处理器有以下几类：1. 嵌入式CPU2. 通用CPU3. ASIC芯片4. 网络处理器（NP）从处理器的报文转发能力上看：通用CPU 嵌入式CPU 网络处理器 ASIC而从四到七层业务处理能力上看：ASIC 嵌入式CPU 网络处理器 通用CPUl????????????? 通用CPU通用CPU一般指x86系列，主要厂家是Intel和AMD。通用CPU不是通信处理器，但是近来随着网络业务发展越来越灵活，通用CPU也越来越多地用于网络产品的系统设计中。它的主频一般都很高，到2～3G左右，超流水线设计，具有很高的系统运算性能，但是对于数据网络的数据包处理并没有做专门的优化设计，整体报文性能显得不是很高。通用处理器具有最好的编程灵活性、最好的L4-L7层业务适应能力、最简单的应用开发环境和最广泛的人才基础，因此，我们看到基于通用处理器设计的系统方案越来越多。通用处理器面临的最主要问题是：侧重运算能力，数据报文吞吐性能不够理想；同时，应对复杂的L4-L7层业务，缺乏必要的硬件加速手段，尽管可以实现业务，但总体性能偏低，难以满足用户对业务时延、吞吐量等指标的苛刻需求。l??嵌入式CPU嵌入式CPU目前使用非常广泛，从ARM、MIPS到PPC，都有大量的芯片可供选择。嵌入式CPU是第一代、第二代、第三代路由器设备采用的主要平台。一般来说，嵌入式CPU的主频不是特别高，从几百兆到1个G左右，但它在系统架构上针对数据包处理进行了专门优化设计，在数据包转发性能上较通用CPU要高很多。另外，嵌入式CPU一般来说也可以完成L3-L4层应用业务类型的处理，甚至也可以完成对L4-L7层业务的处理，但由于受限于编程环境以及缺少专门的硬件加速部件，同样会出现随着业务复杂性的增加，性能急剧下降的问题。另外从业务的灵活丰富性上来说，距离通用CPU仍有较大差距。l??专用ASIC芯片专用ASIC芯片的出现是为了满足目前网络带宽需求爆炸式增长应运而生的。它将IP转发、MAC转发以硬件的方式固化下来，轻易达到几十个G的包转发性能，这是传统嵌入式CPU以及通用CPU根本无法企及的。因此，专用ASIC芯片在二、三层以太网交换机中得到了充分的应用。但有些尴尬的是，用户通过ASIC得到了高性能的带宽，业务处理能力却没有改观，甚至仍需借用其他设备才能获得业务能力。举个例子，局域网用户以NAT方式共享带宽上网，目前普通的以太网交换机都必须搭配一台路由器或者网关设备才能满足要求。至于加密、语音等复杂网络应用，ASIC更是无能为力。而程序固化，导致新业务只能等待新款ASIC推出。l?网络处理器为了满足用户对高性能业务的需求，网络处理器诞生了。可以这么说，网络处理器NP是一种可编程的ASIC。报文转发性能上网络处理器比ASIC稍弱，但是由于NP的可编程，可以在L3-L4层的业务处理上完成ASIC所不能完成的业务。如NAT、GRE隧道、L2TP隧道功能，性能上同样也是相当强劲。但NP采用微码进行开发，新功能提供周期普遍较长。另外受微码空间所限，业务支持类型无法做得很丰富，并且受硬件架构影响，复