網(wǎng)絡處理器中包處理引擎硬件線程與上下文切換的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備大多采用基于GPP或ASIC的嵌入式處理器。隨著網(wǎng)絡流量的迅速增長和網(wǎng)絡業(yè)務的多樣化，它們在性能或靈活性上已難以滿足應用需要。為此，一種并行可編程的網(wǎng)絡處理器(NP，NetworkProcessor)被引入到路由器(交換機)的處理層面。它基于ASIP技術并對網(wǎng)絡處理程序進行了優(yōu)化，同時具有軟件的靈活性和硬件的高性能。目前，網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的設計越來越多地采用高速、靈活的網(wǎng)絡處理器。 網(wǎng)絡處理器是典型的多RISC內核的并

2、行實時處理結構，擔負著數(shù)據(jù)包的處理和網(wǎng)絡帶寬管理等實時任務。在系統(tǒng)結構上，網(wǎng)絡處理器一般由一個通用處理器和多個并行或流水的數(shù)據(jù)包處理引擎(PE，ProcessingEngine)組成，每個處理引擎內部支持多個線程，且采用了流水線技術來提高處理能力。這樣，線程切換時流水線的清除與重載將占用一定的系統(tǒng)周期，影響系統(tǒng)性能。如何消除或者減少這部分的開銷，值得我們研究。同時，如何配置PE數(shù)目、PE線程數(shù)目，使網(wǎng)絡處理器的設計在系統(tǒng)性能和芯片復雜度

3、以及利用率之間做一個比較好的均衡也是值得研究的一個問題。此外，線程間的調度和使用策略對系統(tǒng)公平性和利用率起著很重要的作用，而目前的設計都采用了簡單的被動線程調度的方式，這種方式的處理器利用率受外部負載的影響較大，這也是目前網(wǎng)絡處理器研究中的一大熱點。 本文的主要工作和特色如下： 1.研究了網(wǎng)絡處理器中上下文切換時因流水線造成的影響，提出了在流水線上增加輔助寄存器的方法，有效降低上下文切換時的影響； 2.研究了報文