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网络处理器的并行编程模型研究

作　者: 马子轩
导　师: 杨银堂
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 网络处理器并行编程模型 IP包转发
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

未来网络通信的发展主要表现为网络传输速率的迅猛增长以及网络应用的多样化。现代网络处理器利用可编程的嵌入式系统和并发执行的专用硬件,达到ASIC处理器的高速性能,同时利用RISC处理器的编程优势提供足够的灵活性。本论文阐述了编程模型对网络处理器应用软件开发的重要性,深入分析了采用RTC系统结构模型的IXP1200网络处理器。本论文重点研究多核网络处理器的并行软件设计方法。针对高速IP包转发应用,提出一种适用于IXP1200网络处理器的多核并行软件编程模型,并且对提出的软件编程模型进行了设计验证与分析。通过软件仿真与硬件验证,结果表明针对以太网IP包转发,该编程模型可以在达到系统要求吞吐率性能的前提下,简化软件编程过程,提高软件开发效率。本论文在理解网络处理器体系结构以及探讨网络处理器编程模型设计及其应用软件开发方面,提供了有价值的参考和帮助。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 网络系统发展趋势  7-8
  1.2 目前网络处理器应用的问题  8-9
  1.3 本论文主要工作和贡献  9
  1.4 本论文结构安排  9-11
第二章基于RTC结构的IXP1200 网络处理器  11-21
  2.1 网络处理器的系统结构模型  11
  2.2 IXP1200 网络处理器的体系结构  11-13
  2.3 IXP1200 网络处理器的可编程处理器  13-20
    2.3.1 StrongARM内核处理器  13-16
    2.3.2 微引擎概述  16
    2.3.3 微引擎结构  16-20
  2.4 小结  20-21
第三章多核网络处理器软件编程模型设计  21-31
  3.1 常用的网络处理编程模型  21-22
  3.2 多核网络处理器的并行性  22-23
  3.3 IP包处理的任务划分  23-27
  3.4 任务-线程分配策略  27-28
  3.5 任务-线程映射编程模型  28-29
  3.6 小结  29-31
第四章以太网IP包转发软件的设计与实现  31-45
  4.1 网络处理器的软件结构层次分析  31-35
    4.1.1 IXP1200 网络处理器的软件层次结构  31-32
    4.1.2 StrongARM内核处理器中的软件  32-33
    4.1.3 StrongARM内核处理器与微引擎之间的通信  33
    4.1.4 微引擎中的数据处理程序  33-35
  4.2 基于任务-线程映射编程模型的IP包转发软件设计  35-42
    4.2.1 IP包转发软件的设计要求  35-36
    4.2.2 接收设计实现  36-38
    4.2.3 过滤验证设计实现  38-40
    4.2.4 发送设计实现  40-42
  4.3 小结  42-45
第五章 IP包转发设计实现性能验证与分析  45-57
  5.1 仿真环境与验证工具  45-50
    5.1.1 开发工作平台软件开发环境  45-48
    5.1.2 VxWorks的Tornado开发环境  48-49
    5.1.3 FIDS12MC2 开发板  49-50
  5.2 仿真验证环境配置  50-52
    5.2.1 开发工作平台的仿真环境配置  50-52
    5.2.2 FIDS12MC2 开发板测试平台配置  52
  5.3 软件仿真统计结果分析  52-54
  5.4 硬件平台测量验证与分析  54-55
  5.5 小结  55-57
第六章结束语  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63

网络处理器的并行编程模型研究

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