為網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)新開發(fā)的控制IP和控制軟件可簡化系統(tǒng)布局
瑞薩網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)參考設(shè)計
瑞薩網(wǎng)絡(luò)搜索引擎片上系統(tǒng)參考設(shè)計的組成
2016年10月11日，日本東京訊——全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體解決方案供應(yīng)商瑞薩電子株式會社（TSE：6723）今日宣布推出網(wǎng)絡(luò)搜索引擎(NSE)片上系統(tǒng)(SoC)（注1）參考設(shè)計，該設(shè)計可在通信行業(yè)內(nèi)最快的 400 千兆/秒(Gbps)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上用來縮短搜索卸載引擎的開發(fā)時間。由于主要針對路由器和交換機應(yīng)用，該參考設(shè)計包含一個網(wǎng)絡(luò)搜索引擎評估板和一個Xilinx現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)，可采用搜索片上系統(tǒng)控制IP來簡化定制功能的整合。傳統(tǒng)型400 Gbps網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)包含ASIC或網(wǎng)絡(luò)處理器等專用片上系統(tǒng)。通過采用該參考設(shè)計，系統(tǒng)制造商可以快速部署性能得到顯著提升的400 Gbps系統(tǒng)，以用于終點的視頻流量等路由和開關(guān)應(yīng)用。
該參考設(shè)計不僅可以提供用R8A20686BG（數(shù)據(jù)包搜索速度可達200萬次/秒的瑞薩NSE SoC）開發(fā)的評估板的設(shè)計數(shù)據(jù)，還包含新開發(fā)的搜索片上系統(tǒng)控制IP和控制軟件，而如果采用其他組件，則需要投入大量的時間進行開發(fā)研究。
面對物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量日益增大和遷移到云計算的挑戰(zhàn)，服務(wù)提供商都在關(guān)注普遍采用400 Gbps類設(shè)備。同時，為按需適應(yīng)不同網(wǎng)絡(luò)流量負載的需要，終端應(yīng)用程序的多樣化需要有一個可擴展、靈活而又高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。瑞薩NSE SoC參考設(shè)計兼具高速數(shù)據(jù)包搜索功能和賽靈思SDNet?數(shù)據(jù)包處理技術(shù)的靈活性，可確保設(shè)計與不斷變化的網(wǎng)絡(luò)一起改進和發(fā)展。
“正是得益于同瑞薩建立了緊密的合作關(guān)系，兩家公司都采用了最佳的技術(shù)來解決客戶面臨的難題，并推出了完整的軟硬件和IP解決方案”，賽靈思通信業(yè)務(wù)總監(jiān)Gilles Garcia如是說。“加快創(chuàng)收時間具有至關(guān)重要的意義，本次聯(lián)合參考設(shè)計顯然推動了該目標(biāo)的實現(xiàn)?！?/p>
NSE參考設(shè)計的主要特點：
(1) 參考設(shè)計縮短了400 Gbps通信系統(tǒng)的開發(fā)時間
該新型參考設(shè)計包括：
·用賽靈思 Virtex? Ultrascale? XCVU190-2FLGC2104E FPGA開發(fā)的VCU110評估板
·用瑞薩NSE SoC開發(fā)的子板（通過FMC連接器直接連接至賽靈思VCU110）
·集成NSE SoC和賽靈思SDNet技術(shù)的系統(tǒng)級參考設(shè)計數(shù)據(jù)
·搜索SoC控制IP和控制軟件套件
對系統(tǒng)制造商來說，利用該參考設(shè)計可免除對搜索卸載引擎控制器耗費大量的時間進行開發(fā)。通過集成賽靈思的可編程SDNet數(shù)據(jù)平面硬件和NSE控制器，該網(wǎng)絡(luò)處理解決方案能夠?qū)㈤_發(fā)時間縮短數(shù)月。
(2) 高性能，搜索速度高達20億次/秒，可使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信速度達到400 Gbps
緊密集成的數(shù)據(jù)包處理參考設(shè)計為實現(xiàn)多線程請求進行了優(yōu)化。該解決方案內(nèi)含8個搜索請求端口，可以并行處理多個請求，從而充分利用可用帶寬，并利用NSE SoC的最大性能。最終，該可擴展解決方案能夠支持400 Gbps類網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和多達100萬個條目的表格以20億次/秒的速度進行搜索。這樣便簡化了配置任務(wù)，例如，利用多個運行速度超過100 Gbps的以太網(wǎng)端口進行搜索操作，或利用管道數(shù)據(jù)包處理（注2）進行多次搜索操作，從而使通信速度達到400Gbps。
(3) 控制軟件套件支持多個應(yīng)用程序，無需提前具備硬件方面的知識即可靈活進行重新配置
與該參考設(shè)計同期開發(fā)的控制軟件能夠讓系統(tǒng)制造商輕松配置多達32個獨立的搜索表。系統(tǒng)管理任務(wù)（包括表格配置和維護）可完全通過軟件來執(zhí)行，從而最大程度降低對硬件知識的要求。此外，所有管理任務(wù)均可在實時流量期間實時完成，而不發(fā)生中斷，以實現(xiàn)重新配置后部署。在軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN) 環(huán)境或軟件定義基礎(chǔ)架構(gòu)(SDI)（注3）中進行負載均衡等應(yīng)用將能夠利用這一可編程特性。
除該400 Gbps解決方案外，瑞薩還提供采用同一NSE SoC的200 Gbps（注4）設(shè)計以及采用LLDRAM-III存儲器和FPGA的低功耗100 Gbps解決方案（注5）。瑞薩的各種搜索產(chǎn)品可供系統(tǒng)制造商選擇最符合其特定要求的解決方案，同時能夠隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展而調(diào)整。
?。ㄗ?）網(wǎng)絡(luò)搜索引擎SoC在用于視頻流、電子郵件等的數(shù)據(jù)包目標(biāo)硬件中執(zhí)行高速查詢，并在硬件中對網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進行優(yōu)先控制和訪問控制。
?。ㄗ?）管道數(shù)據(jù)包處理能夠通過以裝配線的方式進行指令相關(guān)的處理達到高效的目的。
（注3）軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)或軟件定義基礎(chǔ)架構(gòu)(SDI)是指對常規(guī)網(wǎng)絡(luò)或基礎(chǔ)架構(gòu)進行抽象或虛擬化從而使其通過軟件實現(xiàn)定義或控制的環(huán)境。
?。ㄗ?）采用LLDRAM-III存儲器和FPGA的基于DRAM的100 Gbps搜索解決方案：https://www.renesas.com/en-hq/about/press-center/news/2016/news20160630.html
（注5）采用網(wǎng)絡(luò)搜索引擎的200 Gbps搜索解決方案：https://www.renesas.com/en-hq/about/press-center/news/2015/news20150427.html