面向网络处理器的编程模型研究

论文摘要

网络处理器（NP）是结合通用CPU可编程性和ASIC高性能,为优化包处理而设计的。由于NP体系结构的复杂性和多样性,软件开发通常仅支持微代码汇编语言,程序开发难度较大。因此,需要开发一种通用的软件平台,对NP的硬件体系结构进行抽象,即用形式化语言描述出微引擎,线程,存储器和寄存器等硬件类型;对上层应用进行描述,并建立映射关系。这样,程序员无需了解NP体系结构的细节就可以方便地进行编程。为此本文引入编程模型。 论文资助是863课题“面向网络处理器结构的新型操作系统核心技术”,主要研究面向网络处理器的编程模型,硬件开发环境使用Intel IXP2400网络处理器,开发板是RADISYS公司的ENP-2611。 完成的主要工作为: 基于高层描述语言和微组件技术构建编程模型。高层描述语言Click是一种与具体NP平台无关的语言,易于在多种类型NP上进行扩展。微组件技术提供一系列可直接在微引擎上运行的微模块来实现特定的应用,可提高代码的可重用性,简化微引擎上代码的编写。这两种技术相结合,实现网络应用的模块化开发。 设计了编程模型的结构。由高级描述语言,编译器,硬件映射,动态资源分配平台和一个独立的抽象模块五部分构成。在特定的网络应用中,面向具体的NP硬件结构,实现高级语言到NP微代码的自动转换。并把所有完成功能集成到一个图形界面上,根据提示向导直观地创建和调试应用,增加系统灵活性。 编程模型通过扩展,成为一种通用的软件平台,适用于更多的NP。编程模型的实现,使得在网络处理器上开发应用简单易行,极大地推动NP的研究和发展,拓展NP在网络通信领域的应用和普及。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究和应用状况
• 1.3 论文主要研究工作
• 1.4 论文的安排
• 第二章 网络处理器的发展现状
• 2.1 网络处理器的体系结构分析
• 2.2 网络处理器的功能与特性
• 2.3 网络处理器中使用的关键技术
• 2.4 典型的网络处理器产品
• 2.4.1 IBM公司的 PowerNP
• 2.4.2 MOTOROLA的C-5
• 2.4.3 AMCC nP3400
• 2.4.4 Intel IXP系列网络处理器
• 2.5 网络处理器的应用领域
• 2.6 网络处理器的发展趋势
• 2.7 总结
• 第三章 编程模型中使用的关键技术
• 3.1 编程模型的引入
• 3.2 编程模型中需要考虑的因素
• 3.3 编程模型中的常用技术
• 3.4 高级描述语言CLICK
• 3.4.1 Click的配置
• 3.4.2 Click中的模块element
• 3.4.3 Click语言的语法
• 3.5 微组件技术
• 3.6 开发应用中的模块化
• 3.7 总结
• 第四章 编程模型的设计与实现
• 4.1 编程模型的结构
• 4.1.1 Click语言的应用
• 4.1.2 编译器
• 4.1.3 系统映射
• 4.1.4 动态资源分配平台
• 4.1.5 抽象硬件模块
• 4.2 面向 IXP2400的编程模型中需要考虑的因素
• 4.3 编程模型的原理
• 4.4 编程模型的应用
• 4.5 编程模型和用户的接口一图形界面
• 4.6 总结
• 第五章 原型系统介绍
• 5.1 图形应用开发环境
• 5.1.1 设计组成
• 5.1.2 顶层菜单
• 5.1.3 编辑
• 5.2 一个应用实例
• 5.2.1 软件类库窗口
• 5.2.2 软件体系结构
• 5.2.3 硬件体系结构
• 5.2.4 硬件映射
• 5.2.5 编译
• 5.2.6 运行
• 5.3 引入MICROBLOCK
• 5.4 总结
• 第六章 结束语
• 附录
• 论文发表与课题情况
• 论文发表情况
• 参与课题情况
• 致谢
• 参考文献