网络处理器简介及其微引擎设计

网络规模的膨胀型增长、用户对宽带需求的急速增加、各种新业务的层出不穷和智能化管理、应用可升级的技术需求催生了网络处理器，形成了以网络处理器为核心的新一代网络设备体系结构。该文简要介绍了网络处理器的定义、结构及其特点，分析了网络处理器设计与通用处理器的主要不同点，着重阐述了网络处理器的核心部分——微引擎的结构和设计重点。     

面向网络处理器的数据平面软件设计框架

网络处理器（NP）以数据平面的微码可编程特性，兼顾专用硬件芯片高性能和纯软件解决方案配置灵活性优势，提供解决转发性能与QoS瓶颈的有效途径。以AMCC NP34xx网络处理器为例，总结了NP通用体系结构，研究基于网络处理器架构的数据平面软件设计框架，提出了综合微码与高级语言的混合编程模式和性能优化方法。在此基础上，结合一种二层交换（L2SW）数据平面软件的设计与实现，系统阐述了基于网络处理器的数据平面软件关键实现技术和性能评估策略。     

基于网络处理器IXP2400系统的软件设计

网络处理器高性能的包处理能力及可编程的灵活性适应了当前网络发展需求，广泛应用于高端路由器、边缘多业务宽带接入、媒体网关和安全等领域。基于网络处理器成功构建一个网络系统的关键在于网络处理器软件系统的设计与开发，其核心问题就是要软件系统充分发挥网络处理器灵活性和高性能的特点，面向网络处理器的硬件体系结构编程，合理利用网络处理器，为优化数据包处理的各种硬件资源设计高效的多处理器、多线程并行机制。本文以网络处理器IXP2400实现高速网络应用为例，介绍基于网络处理器系统的软件开发过程和设计方法，探讨开发高性能的微码软件的策略和技术。首先介绍了基于网络处理器系统的硬件体系结构配置和软件开发框架、应用软件的系统分析和总体设计，着重分析了基于网络处理器系统的多微引擎、多线程的并行处理机制，以及互斥问题和包排序问题的解决方法，最后讨论了系统的性能评估方法。     

提高硬件多线程处理器性能的方法

在当今的网络处理器中，为了提高吞吐率、实现高性能，部分处理器采用了流水线技术和硬件多线程技术。支持硬件多线程不仅有效地隐藏了访存延迟，而且略去了线程切换时线程相关信息的保存与恢复，减少了线程切换的开销，从而提高了性能。然而硬件多线程并未能彻底消除线程切换的开销，线程切换时仍需要清除与重载流水线，这将浪费一定的时钟周期，不能充分利用多线程带来的好处。该文在IXP2400网络处理器的基础上，提出了一种新的设计方法，使得线程切换时略去了清除与重载流水线的环节，减少了这部分的开销，从而提高了处理器性能。     

基于ZigBee网络的社区心电监护系统

设计了一种以MSP430F149为核心处理器,SD卡为数据存储设备,ZigBee无线数据传输模块组建的网络为通信网络的社区心电监护系统。阐述了该系统各个模块的设计要点、关键模块的设计思想与设计方法。     

基于龙芯SoC的嵌入式网络收音机设计

针对嵌入式系统在高性能电子产品中的应用需求,研究并实现一个以龙芯SoC处理器HS3210为核心的嵌入式网络收音机的设计方案。以龙芯SoC处理器HS3210为核心,介绍Linux操作系统在龙芯SoC处理器上运行的实现,及外围部分电路芯片的选择与接口设计。实验结果表明,应用该方法设计的网络收音机成本低、性能高、功能易扩展。     

基于SOPC的网络处理器原型设计

网络处理器是一种支持网络协议高速实现的特殊CPU。首先详细分析了网络处理器的结构、功能以及设计的关键技术，然后提出了采用SOPC(System On Programmable Chip)技术实现网络处理器芯片原型的方案，使用该原型可对网络处理器设计中的各种关键技术进行验证。     

基于NiosⅡ多核驾驶疲劳检测系统设计

采用SOPC技术,对多核驾驶疲劳检测系统进行了研究与设计.为了实现系统设计的单片化,把NiosⅡ软核处理器、摄像头采集控制器IP核、部分图像处理算法模块等系统部件都集成到一块FPGA上.为了提高系统处理速度,系统采用双NiosⅡ软核处理器设计,同时利用NiosⅡ处理器自定制指令与C2H加速编译工具对系统中关键部分进行硬件加速,使系统具有实时性检测功能.     

基于软构件的网络处理器编程模型研究

分析了目前网络处理器应用开发所面临的问题，提出了一种基于构件思想的网络处理器编程模型，并且对该模型的关键实现技术进行了介绍。该模型具有较好的可移植性和可扩展性，解决了传统网络处理器应用中的难题。     

基于网络处理器IXP425的VPN网关系统的设计

VPN网关系统在网络安全中有着非常重要的应用。目前,传统的VPN网关采用X86CPU或者通用型嵌入式CPU作为处理器,在高速网络处理方面存在着不足。文章设计的新型VPN网关系统采用了网络处理器。由于网络处理器是专门针对网络应用进行设计的,其网络处理能力更加卓越,因此该系统的性能优于传统的VPN系统。文章主要介绍了基于IXP425的VPN网关系统的软、硬件设计。实验结果显示了该系统的优越性能。     

基于网络处理器的高速转发模块设计

随着网络应用业务的不断增长,传统网络业务处理方案已不能满足新一代智能化网络设备设计要求。网络处理器具有强大协议处理能力和灵活可编程性特点,是下一代网络的核心技术之一。在分析研究了NP-2网络处理器的功能特点之后,介绍了一种基于网络处理器的高速转发模块设计方案,包括硬件设计、数据包转发流程,并给出了有关的转发性能测试数据。经测试验证,这种设计方案具有很高的报文处理和转发效率。     

基于ARM的PCMCIA接口设计

嵌入式系统在网络控制和通信领域有着越来越广泛的应用。本文通过分析PC卡时序,利用ARM处理器S3C4510B和外部电路设计PCMCIA接口,实现与无线网卡的软、硬件接口,从而可以使用基于ARM的嵌入式系统来开发无线网络产品。     

基于多核网络处理器的UTM设计

网络的攻击方式从简单的网络层攻击升级到应用层的混合型攻击,网络安全的需求也在发生变化,用户需要能够防御混合型威胁的安全设备.针对上述网络混合成胁盛行的现状,提出了一种基于多核网络处理器的统一威胁管理(UTM)的设计思想,介绍了UTM的硬件结构设计、多核网络处理器的结构以及UTM软件的体系结构设计,能较好地适应网络环境对高性能以及应用层数据处理的需求.     

数字神经元芯片的设计与应用

文中设计了一个通用数字神经元芯片，其结构简洁，可编程实现多各神经网络模型，适于嵌入式系统。     

网络处理器数据处理内核的设计与实现

通用处理器和专用芯片ASIC的数据处理能力无法满足日益增长的网络带宽和各种复杂网络协议的要求,针对该问题,研究网络处理器的系统结构,讨论网络处理器中数据处理内核的设计实现,提出一种可编程的精简指令集计算机(RISC)处理器微结构,对其进行现场可编程门阵列(FPGA)原型验证,结果证明了该设计方案的有效性。     

基于ARM的高性能远程监控系统

阐述了一种基于ARM处理器的高性能远程监控系统的组成,工作原理及实现方法。该系统利用高性能处理器和移动通信网络构建具有实时数据处理能力和提供远端信息查询和告警服务的平台。     

基于MicroBlaze软核处理器的Bootloader设计

文章介绍了基于MicroBlaze软核处理器的Bootloader程序的设计,详细介绍了适用该程序的FPGA嵌入式系统的硬件配置及Bootloader程序设计的硬件逻辑设计流程和软件设计流程。该程序是在FPGA硬件配置完毕之后,在内部处理器上运行的一段启动代码,用来将FLASH中的用户程序传输至外部RAM,并引导嵌入式系统从用户程序中开始运行。它解决了使用大规模复杂应用程序的嵌入式系统的引导问题,已在实际中应用,具有良好的适应性。     

基于IXP1200网络处理器的VxWorks产品映象设计

VxWorks产品映象设计是设备研发的关键环节。IXP1200网络处理器是面向网络分组处理的处理器。与常规的基于单CPU内核的VxWorks产品映象相比,网络处理器给产品印象设计带来新的挑战：如何支持基于多内核结构的网络处理器;如何充分利用网络处理器软件在线编程能力,支持软件升级。本文针对基于IXP1200网络处理器和VxWorks操作系统的产品映象设计,分析其中技术要点,提出两种设计方案：常规设计、支持软件升级设计,并在实践中得到验证。     

基于排队模型的网络处理器设计验证

基干流量模型的测试在芯片设计尤其是网络处理器的设计验证中得到广泛应用.传统的芯片设计验证强调功能验证上的完备性,但网络处理器芯片对数据包的处理性能有苛刻要求.该文采用M/M/I排队模型评估网络处理器芯片数据包处理能力.仿真结果表明,该验证可在设计早期评估出网络处理器的设计性能,提高网络处理器的设计质量.     

基于多核的网络扫描技术研究

主机扫描在网络安全中具有重要意义。通过对网络的扫描,网络管理员可以了解网络的安全配置和运行的服务,发现并处理安全漏洞,评估网络风险等级。由于网络中的主机数量、安全漏洞及攻击方法大幅的增加,要求网络管理员能快速地掌握网络与主机的情况,迅速做出反应。由于传统扫描软件受限于当时的硬件条件,其自身设计存在一定的局限性,无法满足现代高速网络主机扫描的需求,因此我们改进了网络扫描软件NMAP,提出了基于多核的NMAP并行扫描方案。此方案引进多核CPU——Tile64处理器,利用其强大的并行处理能力及多网口的优势,提高网络扫描的速度,强化网络扫描的功能。方案中并行执行是核心,负载平衡是并行提速的关键。在提高扫描速度的同时,增强扫描策略配置的灵活性,优化扫描的方式。