网络通信处理器在路由器中的应用分析

郑军 远东页岩炼化有限责任公司

网络通信处理器具有灵活化、可编程的特点，其对网络中信息流的处理能力是嵌入式处理器、集成电路处理器等其他类型处理器所不可比拟的。将这种新型处理器应用到路由器的结构设计当中，能有效提升路由器设备的网络环境适用性和信息传输能力，继而使其更好地满足人们的工作生活需求。据此，我们有必要对网络通信处理器在路由器中的应用进行分析研究。

1 网络通信处理器的相关概述

首先，从结构上讲:网络通信处理器主要由网络处理单元及智能加速器两个硬件单元组成。其中，网络处理单元作为整体结构的核心部分，为网络通信处理器的大容量、高速率数据处理提供了支持，因此人们称做“数据包处理引擎”；智能加速器也可叫智能协处理器，其种类有很多，负责协助网络处理单元完成数据包重组、快速数据查询、数据缓冲管理、信息顺序管理、储存器控制等行为。

其次，从功能上讲:经过通用处理器、嵌入式处理器、ASIC处理器的逐代发展，当前人们所应用的网络通信处理器经过了科学、细致的软件优化，具备有高水平的功能特性。在路由器的运行过程中，网络通信处理器主要负责数据的通路任务，即实现数据物理接口与背板之间的数据传输处理。具体来讲，其典型功能主要有以下两点:第一，重组分段功能，即对传输过程中的数据信息实施段落区分、整合重组等操作；第二，存取控制功能，即将被识别后的数据按照预设的方案进行排列，并根据具体的流量控制要求、安全存储规则检查数据的帧数信息，并据此判断出数据是否转发或丢弃。

2 网络通信处理器在路由器中的应用设计

2.1 微引擎的设计

微引擎是提升路由器处理速度的核心所在，其主体为32位的RISC处理器。在应用网络通信处理器的路由器设备当中，每个微引擎都可独立完成工作，还可实现一定程度上的分工协作。例如，在一台装置有六个微引擎的路由器中，一个微引擎可以行使指令调度作用，而其他五个微引擎则负责数据信息的通信、转换和处理。这种功能得益于网络通信处理器的可编程特性，路由器设计人员可以根据不同的技术需求，对相同的微引擎进行差异化编程，从而明确其在路由器运行中的任务角色。

通常来讲，微引擎设计中需要配备有算术逻辑单元、传输寄存器、通用寄存器以及程序储存器等单元模块，用于执行、传递和储存相应的程序代码。在实际的运行过程中，微引擎只能对其内部传输寄存器中的Qos信息、包头信息等实施操作。若一段时间内微引擎的传输寄存器中没有数据资源，其将会向路由器中的上层结构发出数据、指令请求，并自动进入休眠状态，直至接收到数据反馈，才恢复对代码信息的执行操作。

2.2 线路及单元接口的设计

在实际的路由器运行过程中，SRAM、IX、PCI、SDRAM四种总线与所有数据处理单元相连，为微引擎、单元接口等提供有力的通信渠道保障。其中IX总线的应用最为主要，其由两条独立的32字节单向信道组成，一条用于数据信息的接收，另一条用于数据信息的发送。当IX总线运行于66兆赫的频率下时，其单条信道的传输速率可达2.1GB每秒，而路由器所需要的单向带宽为662MB每秒（WAN）以及800MB每秒（LAN），故不会对路由器的系统运行产生冲突。此外，为了满足路由器结构内不同的连接需求，网络通信处理器应配备有POS-PL3、RMII等多种接口类型，以保证与以太网物理层、MAC层达成有效的数据信息交流。

2.3 数据包处理单元的设计

数据包处理单元是路由器中网络通信处理器应用的重要部分，其设计应具备相应的信息读取、调度和转发能力，并被分散设置到处理器的多个分块当中。当多个微引擎同时运行时，数据包处理单元主要用于转发、修改和查找由IX总线处接收到的代码指令信息，并将其以数据包头的形式存入到传输寄存器当中，为微引擎执行处理任务做出引导。当处理行为完成以后，数据包处理单元会将数据发送到IX总线的缓冲区当中，留作循环使用。

3 总结

总而言之，网络通信处理器集稳定性与灵活性于一身，可为路由器提供出高水平的数据处理功能支持。由本文分析可知，与前几代处理器相比，新型的网络通信处理器可根据操作者具体的代码指令实现差异化的功能特性，并现出提升路由器设备的通信能力和信息传输速率，从而为路由器对当前网络环境的高度适应性做出了有力保障。最后，希望本文对路由器设计者日后的网络通信处理器应用有所帮助。

[1]姜文刚,汪东艳,刘欣然.网络处理器的发展及应用[J].重庆邮电学院学报(自然科学版),2006(S1):157-161.

[2]张骏,周亚敏,梁阿磊,白英彩.网络通信处理器在路由器中的应用[J].计算机工程,2002(05):173-174.