網(wǎng)絡(luò)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(luò)設(shè)備大多采用基于GPP或ASIC的嵌入式處理器。隨著網(wǎng)絡(luò)流量的迅速增長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的多樣化，它們?cè)谛阅芑蜢`活性上已難以滿足應(yīng)用需要。為此，一種并行可編程的網(wǎng)絡(luò)處理器(NP，NetworkProcessor)被引入到路由器(交換機(jī))的處理層面。它基于ASIP技術(shù)并對(duì)網(wǎng)絡(luò)處理程序進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)具有軟件的靈活性和硬件的高性能。目前，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來(lái)越多地采用高速、靈活的網(wǎng)絡(luò)處理器。 網(wǎng)絡(luò)處理器是典型的多RISC內(nèi)核的并

2、行實(shí)時(shí)處理結(jié)構(gòu)，擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)包的處理和網(wǎng)絡(luò)帶寬管理等實(shí)時(shí)任務(wù)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)絡(luò)處理器一般由一個(gè)通用處理器和多個(gè)并行或流水的數(shù)據(jù)包處理引擎(PE，ProcessingEngine)組成，每個(gè)處理引擎內(nèi)部支持多個(gè)線程，且采用了流水線技術(shù)來(lái)提高處理能力。這樣，線程切換時(shí)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(kāi)銷，值得我們研究。同時(shí)，如何配置PE數(shù)目、PE線程數(shù)目，使網(wǎng)絡(luò)處理器的設(shè)計(jì)在系統(tǒng)性能和芯片復(fù)雜度

3、以及利用率之間做一個(gè)比較好的均衡也是值得研究的一個(gè)問(wèn)題。此外，線程間的調(diào)度和使用策略對(duì)系統(tǒng)公平性和利用率起著很重要的作用，而目前的設(shè)計(jì)都采用了簡(jiǎn)單的被動(dòng)線程調(diào)度的方式，這種方式的處理器利用率受外部負(fù)載的影響較大，這也是目前網(wǎng)絡(luò)處理器研究中的一大熱點(diǎn)。 本文的主要工作和特色如下： 1.研究了網(wǎng)絡(luò)處理器中上下文切換時(shí)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(shí)的影響； 2.研究了報(bào)文