网络处理器

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网路处理器（英语：Network Processing Unit，NPU或NP），是一种专门应用于网路应用数据包的处理器。

网路处理器也是积体电路的一种，但区别于特殊用途积体电路（ASIC）的单一功能，网路处理更加复杂、更加灵活，一般可以利用软件或韧件依照网路运算的特性特别编程从而实现网路的特殊用途，在一块芯片上实现许多不同功能，以应用于多种不同的网路设备及产品。

特性

在现代通讯网路中，语音、视频和资料等资讯不再以类比信号的方式传送，而是以数据包(packet data)的方式。网路处理器为了能优化处理数据包，特别具备了一些特性和架构，以加速处理网路数据包的效率。可以完成路由查找、协议分类、报文处理以及防火墙和服务质量等各种任务[1]。

轻度的运算负荷

网路型运算考量应用程序的不同要求，有许多重度的运算负荷，是完全在本机端运算完之后，才上传到网路。此外，网路型应用程序的兴起，也大辐改变了运算的型态，因为网路型应用程序中常见的收信、发信、写文章、删文章，对服务器而言都只是简单的工作；相对于传统本机上的应用程序，每个执行绪的工作大多需要很复杂的计算才能完成。

多执行绪

网路型运算相对于本机型运算的单人使用、操作，必须同时执行多个操控动作（如网路社群线上服务必须在同一时间内同时应付数百、数千人同时收信、发信，就开启了多个执行绪），相对于本机型运算只有一个人使用、操作，网路型运算同时间得应付的执行绪较多。

执行绪关连性低

网路型应用程序上的数百、数千人的访问服务要求，彼此之间并没有强烈的关联性。例如网路电子邮件系统上的A收信者和B发信者，彼此之间并没有任何关系。

重视资料的通量

因为网路型运算的资料重复性低（A收信者和B发信者的资料重复性低），因此无法像CPU靠增加缓存记忆体容量以加快处理效率，而必须加强处理资料的进出量。

减少处理程序

网路型运算完成的资料需要直接透过网路传出去，因此网路处理器会一并集成网路控制器，让CPU能直接访问网路控制器内的资料，以减少处理资料的程序，加速资料处理量。

传统本机型运算视“网路”为附属功能，资料必须先通过网路控制、记忆体、芯片组，CPU才能获得；CPU处理完的资料，还必须透过相反的路径才能送达网路控制器，增加处理资料程序的结果，是处理大量网路资料的性能不佳。

一般功能

网路处理器广泛应用于：

著名产品

  • Broadcom
    • BCM1480[2]
      • 4核心（MIPS64核心）
      • 时脉800MHz～1.2GHz
      • 用电23W（1GHz下）。
  • Cavium Networks
    • OCTEON CN5860芯片[3]
      • 16个核（MIPS64核心）
      • 时脉约600MHz～1GHz
      • 用电15～40W。
  • Sun
    • UltraSPARC T1
      • 8核32绪（SPARC v9核心）
      • 时脉1GHz～1.2GHz
      • 用电约82W
  • Tilera
    • TILE64[5]
      • 64核
      • 时脉600MHz～900MHz
      • 用电170mW～300mW（每核）

研发和生产厂商

参考文献

  1. ↑ 赵玉宇; 程光,刘旭辉,袁帅,唐路. 下一代网络处理器及应用综述. 软件学报. 2021, 32 (2): 445–474 [2021-02-24]. 
  2. ↑ Broadcom，《BCM1480 - Quad-Core 64-bit MIPS® Processor with DDR2, GbE, SPI-4/HT 》
  3. ↑ Cavium，《OCTEON Plus CN58XX - Product Family 》
  4. ↑ RMI，《XLR 732 Processor 》
  5. ↑ Tilera，《TILE64 PROCESSOR FAMILY 》
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