【导读】Altera与Cavium推出的数据包分类解决方案，该方案是客户所需的低风险高性能协处理解决方案。Interlaken旁视IP结合Cavium的NEURON搜索处理器，支持客户快速启动电路板开发需求。该方案具有十分优异的使用功能，能够满足绝大多数客户的需求。
关于该数据包分类解决方案，我们首先要了解几个概念。
interlaken IP是什么？
Interlaken是可扩展协议，支持从10 Gbps到100 Gbps及以上的芯片至芯片数据包传送。Altera的Interlaken知识产权(IP)内核继续满足了当今对更大带宽、更高性能的需求。Interlaken联盟2007年成立以来，Altera便一直是其成员，不断创新实现新协议功能，为客户提供可靠而又易于实现的Interlaken IP解决方案。Altera以25G Interlaken IP内核进入市场，现在，提供200G+ Interlaken IP内核。
Altera的Interlaken IP为Brocade提供了最满意的IP策略，支持他们在各种线路模块配置中简化对IP的重新配置。这一独创方法使得Brocade能够帮助客户针对某些预算限制选择合适的服务。Stratix® V FPGA中的Altera Interlaken IP内核与Brocade的创新路由器相结合，解决了云优化网络扩展的瓶颈问题。这样，运营商可以管理数量巨大的大数据以及需要通过网络高效传输数据的其他应用。
AlteraInterlaken IP内核非常适合用于接入、骨干以太网和数据中心应用的多太比特路由器和交换机，这些应用要求IP可配置，以优化系统性能和可扩展能力。
Altera的Interlaken IP解决方案，Interlaken IP内核包括Altera技术领先的收发器(PMA)、物理编码子层(PCS)和MAC层。PCS和PMA层在Stratix V和Arria V FPGA中得到了增强，从而帮助客户节省了30%到50%的FPGA逻辑资源。Interlaken IP不但节省了资源，还通过了大量的仿真验证，能够可靠的工作在多个内部和客户平台上。Altera的Interlaken IP解决方案通过了Interlaken联盟的器件互操作性测试。Altera与前沿的ASSP供应商在下一代平台上不断展开互操作性工作。
Altera的Interlaken IP解决方案图
Neuron芯片的基本组成有哪些？
Neuron芯片作为一种多处理器结构的神经元芯片，有着完整的系统资源，如图1所示，其内部集成有三个管线CPU，最高工作频率可达10MHz。它设置有11编程输入、输出引脚（IO1～IO10），编程方法多达34种，方便了实现应用。片内设有EEPROM和RAM，支持有外部扩展多种存储器的接口，最大存储空间允许有64KB。内部含有两个16位定时器/计数器，能够由固件产生15个软件定时器。Neuron芯片的长处还在于它的网络通信功能，引出的五个通信引脚（CP0～CP4）提供了单端、差分和特殊应用模式等三种网络通信方式。
1.处理器单元
Neuron芯片集成有三个处理器，其中一个用于执行用户编写的应用程序，另外两个完成网络任务。图2示意了Neuron芯片内三个处理器的功能分配及与内部共享存储器区域之间的关系。
（1）MAC处理器是媒体访问控制层处理器。它处理OSI七层网络协议中的1，2层，主要包括驱动通信子系统硬件以及执行冲突回避算法等。MAC处理器使用位于共享存储器中的网络缓冲区与网络处理器进行通信。
（2）网络处理器实现网络协议中的3～6层。它实现网络变量处理、寻址、事务处理、文电鉴别、软件定时器、网络管理和路由等功能。网络处理器通过共享存储器中的网络缓冲区与MAC处理器通信，并采用应用缓冲区与应用处理器进行通信。应用缓冲区也是设置在共享存储器中的。对缓冲区的访问都用硬件信号灯来协调，以便在更新共享数据时消除竞争。
（3）应用处理器一方面执行用户编写的应用程序代码，另一方面执行由用户代码所调用的操作系统服务。大多数应用程序均可采用Neuron C语言来编制，使编程工作真正从繁琐的汇编语言中解脱出来。
2.存储器分配
MC143150的外扩存储器接口总线中，有8位双向数据总线、16位处理器驱动的地址总线以及用于外部存储器存取访问的两个接口信号线R/W和E。总的地址空间为64KB，其中有6KB的地址空间保留在芯片内，剩余的58KB的地址空间供外扩存储器使用。在外扩存储器中，通常用16KB存放固件，其余的42KB用于存放用户程序和数据信息。
3.应用I/O口
具有11个引脚的I/O接口提供有34种编程方式，另外，2个16位定时器/计数器可用于频率和定时I/O。由固件产生的15种软件定时器并不占用应用处理器的运算时间，而由完成网络功能的处理器实现。因此，用户可直接使用软件定时器，不必考虑其具体操作。
Neuron芯片提供的11个I/O引脚（IO0～IO10）可通过编程设定为34种不同的I/O对象，支持电平、脉冲、频率、编码等各种信号模式，有直接I/O对象、定时器/计数器I/O对象、串行I/O对象、并行I/O对象等供用户选择。它们与集成的硬件和固件一起可用于连接马达、阀门、显示驱动器、A/D转换器、压力传感器、热敏电阻、开关量、继电器、可控硅、转速计、其他处理器和调制解调器等，方便了实际应用。表1列举了所有I/O对象的基本类型。
该方案具体有哪些特点？
解决方案为网络OEM提供了低延时、高性能数据包接口，适用于包括路由器、交换机、防火墙以及安全存储在内的多种网络应用。Interlaken旁视IP内核目前以Altera系列同类最佳IP内核组成的形式提供，经过优化，集成在Altera Arria® 10和Stratix® V FPGA中，具有性能优异、延时低和面积利用率高等优点。
Altera基于FPGA的Interlaken旁视解决方案实现了数据通路器件与旁视协处理器之间的互操作，其传送速率高达300 Gbps，性能达到每秒5亿数据包以上。Interlaken旁视IP不但性能优异，而且还提供软核逻辑和硬核逻辑模块，客户能够非常灵活的进行用户接口、通路和数据速率配置，提高了集成度。Altera与Cavium使用Stratix V FPGA和NEURON搜索处理器，测试并验证了Interlaken旁视解决方案。低延时数据包接口以及可扩展存储空间支持实现高性能、大容量访问控制列表(ACL)与数据包分类应用。
nterlaken旁视解决方案图
产品经理怎么说？
Altera软件和IP市场部总监Alex Grbic说：“Altera同类最佳的IP内核设计实现了业界最佳性能、最低延时和最少资源占用。我们与Cavium合作，演示了我们产品之间的互操作性，我们的客户能够充满信心的使用业界领先的解决方案。”
现在已经开始发售Cavium的NEURON搜索处理器系列，主要面向多种高性能L2-L4网络搜索应用。搜索处理器系列支持1百万条IPv4和IPv6规则，每秒实现数百万次搜索，最大功耗不到20W。NEURON搜索处理器在存储规则和指定规则表格式方面非常灵活。
Cavium的NEURON搜索处理器产品线产品市场总监Weishan Sun说：“Altera与Cavium的数据包分类方案是我们客户所需的低风险高性能协处理解决方案。Altera的Interlaken旁视IP结合Cavium的NEURON搜索处理器，是一种易于集成的解决方案，与没有经过预验证的硬件方案相比，支持我们的客户快速启动电路板开发，节省了宝贵的工程时间和材料。”
