پردازنده شبکه‌ای ایکس پی ۴۲۵

اینتل (INTEL)

اینتل یک کارخانه تولیدکننده سخت افزار در کالیفرنیا است که درسال 1968 توسط رابرت نویس و گوردن مور تأسیس شد. عمده ی محصولات این شرکت در زمینه مدارهای الکتریکی و پردازنده های رایانه می‌باشد. اینتل در دهه 1970 یکی از قویترین تراشه های خود را عرضه کرد. از سال 2000 به بعد تقریباً ۷۵٪ کامپیوترهای خانگی از پردازنده‌های اینتل استفاده می‌کنند.

پردازنده شبکه ای IXP425

IXP425 یک پردازنده تک تراشه چندمنظوره وبه شدت یکپارچه می باشد که می تواند در انواع مختلفی از محصولات که نیاز به اتصال به شبکه و کارآیی بالا برای اجرای برنامه های کاربردی نرم افزار منحصربه فردشان دارد استفاده شود.پردازنده شبکه ای IXP425 یکپارچگی را با پشتیبانی برای تکنولوژی های WAN و LAN متعدد در یک ساختار مرسوم که برای دستیابی به نیازهای دروازه های high-end، کاربردهای VoIP، access point های بی سیم، روترهای SME، سوئیچ ها، وسایل امنیتی، DSLAMها، XDSL line cardها، کنترل صنعتی و کاربردهای تصویری شبکه طراحی شده، ترکیب می کند.

این پردازنده سه NPE را ادغام می کند و در محدوده ای از فرکانس های هسته ای 266, 400, 533 MHz در دسترس می باشد.

مجموعه خصوصیاتش شامل یک واسط UTOPIA 2، دو رابط HSS، رابط PCI با کارآیی بالا، کنترل کننده USB، دو مک اترنت 10 و 100، یک NPE (موتور پردازنده شبکه ای) IPsec-enable برای سرعت بخشیدن الگوریتم های رمزنگاری و تشخیص هویت می باشد.

مشخصات محصول

• عضوی از خط تولید پردازنده های شبکه ای Intel IXP4XX برای مؤسسات، سازمان های کوچک تا متوسط (SME) و محلی و دیگر شبکه های کاربردی می باشد.

• پردازنده یIntel XScale بالاتر از 533 MHz، سقفی برای برنامه های کاربردی تعریف شده توسط مشتری فراهم می کند.

• سخت افزار تسریع الگوریتم های رمزنگاری معروف (MD5,DES,3DES,AES) برای برنامه های کاربردی امن را یکپارچه می کند.

• کتابخانه ی نرم افزاری DSP روی پردازنده XScale از 2 تا 4 کانال صوتی را پشتیبانی می کند و هزینه سیستم را کاهش می دهد.

• دو پورت سریال با سرعت بالا (HSS) برای VOIP SLIC/CODES و یا T1/E1وجود دارد.

• دو مک اترنت 10 و 100 مجتمع با رابط مستقل از رسانه (MII) برای منعطف بودن طراحی و مقرون به صرفه بودن کارآیی سرعت سیم وجود دارد.

• رابط UTOPIA 2 با پشتیبانی چندین ADSL/G.SHDSL و یا VDSL

• 33/66 MHz هاست PCI V2.2 و وجود رابطی برای ارتباط بیشتر از 4 دستگاه

• کنترلر SDRAM که از 8 عدد حافظه SDRAM، ۲۵۶مگابایتی پشتیبانی می کند.

• مصرف انرژی پایین : 1 – 1.5 وات

• دستگاه کنترلر USB version 1.1

• دو UARTS سرعت بالا می تواند برای پشتیبانی سرعت از 1200 baud تا 921 Kbaud پیکربندی شود.

• شانزده پین GPIO

• باس توسعه 16 بیتی اجازه اتصال آسان به دستگاه های جانبی را می دهد.

• دارای دو نسخه تجاری (0° to 70° C) و درجه حرارت گسترده (-40° to +85° C) می باشد.

معماری مشترک خط تولید Intel IXP4XX برای انعطاف پذیری برنامه کاربردی

تمام پردازنده های شبکه ای در خط تولید Intel IXP4XX یک معماری پردازش توزیع شده منحصربه فرد دارد که سرعت را برای طیف وسیعی از برنامه های کاربردی توسعه می دهد.هر پردازنده ترکیبی از یک هسته یIntel Xscale با کارآیی بالا با NPEهای اضافی برای رسیدن به عملکرد پردازش بسته با سرعت سیم است.

پردازنده Intel XScale و NPEها جریان دستورالعمل هایشان را به صورت موازی اجرا می کنند. هسته Intel XScale به طور کامل با مجموعه دستورالعمل های ARM *V5T و V5EDSP اضافی سازگار است.

با توجه به تکنولوژی پردازش 0.18 میکرون، هسته Intel XScale یک نسبت مصرف MIPS/power بالا انتقال می دهد و سقف پردازش وسیعی برای نرم افزارها فراهم می کند.

سه NPE در پردازنده IXP425 برای تکمیل هسته Intel Xscale برای بسیاری از عملیات محاسباتی فشرده ی داده ها طراحی شده است.

این عملیات شامل:بررسی و اصلاح IP Header، فیلترینگ بسته، چک کردن خطا، محاسبه Checksum، درج و حذف flag میباشد.

معماری NPE شامل یک ALU، حافظه ی داخلی برای داده و یک فهرست گسترده از رابط های I/O همراه با عناصر سخت افزاری افزایش سرعت می باشد که هدف مجموعه ای از برنامه های شبکه ای هست. هر المان شتاب دهنده ی سخت افزار برای افزایش سرعت یک وظیفه خاص شبکه طراحی شده است که در صورت نبود آن دستورات بسیار زیادی در ثانیه (MIPS) برای تکمیل توسط یک پردازنده RISC تنها لازم بود.

هر NPE می تواند با لایه 2 و در برخی موارد با لایه 3 سروکار داشته باشد. به عنوان مثال، موتور پردازنده شبکه ای WAN/Voice یک رابط UTOPIA 2 و 2 پورت HSS دارد که آن را به هندل کردن توابع تقسیم بندی و جمع سازی AAL(1/2/5) توانا می سازد. یک رابط MII (Media Independent Interface) به هر دو Ethernet NPE A و Ethernet NPE B متصل هست و این NPEها هر کدام قادر به هندل کردن 100 Mbps و فیلتر کردن بسته اترنت دو طرفه هستند.Ethernet NPE B همچنین سه المان سخت افزاری شتاب دهنده، برای افزایش سرعت VPN وابسته به وظایفی مانند DES، 3DES، AES و Hashing در سرعتی بالاتر از 60 مگابیت در ثانیه دارد.

قابلیت های سخت افزاری گسترده NPEها تحت کنترل الگوریتم های میکرو کد هستند که از طریق واسط های برنامه نویسی کاربردی (API) به عنوان کتابخانه نرم افزاری به همراه پردازنده در دسترس هستند.

طیف گسترده ای از قابلیت های LAN/WAN

پردازنده شبکه ای Intel IXP425 طیف گسترده ای از پهنای باند و راه حل های دسترسی به شبکه از طریق رابط های یکپارچه متعدد را پشتیبانی می کند. رابط UTOPIA2 بالاتر از 4 عدد XDSL PHY را پشتیبانی می کند. هاست PCI 2.2 و رابط انتخابی، انعطاف پذیری برای اتصال مستقیم دستگاه ها را فراهم می کند، از جمله تراشه های 802.11x، کنترل کننده PCMCIA و کابل MAC/PHY.

قابلیت های صوتی و داده های بسیار یکپارچه

توابع ادغام داده و صوت بر روی چیپ، باعث صرفه جویی در هزینه اجرایی دستگاه ها و پشتیبانی از یکپارچگی با سخت افزارهای دیگر می شود.پردازنده Intel XScale شامل توابع ضرب و جمع یکپارچه است که قادر به پردازش های چندرسانه ای بدون نیاز به سخت افزار خارجی می باشد.در یک برنامه صوتی، پردازنده می تواند یک محدوده وسیعی از الگوریتم های speech coding و telephony را بدون نیاز به تراشه DSP خارجی اجرا کند.برای کاهش بیشتر تعداد تراشه، پردازنده، کنترلر SDRAM و کنترلر وقفه، پورت GPIO و UARTSو تایمر watchdog و تایمرهای همه منظوره را ادغام می کند.

راه حل DSP اینتل و حذف نیاز به چیپ DSP اضافی

پردازنده شبکه ای IXP425 شامل یک کتابخانه نرم افزاری DSP قدرتمند همراه با سیگنال پردازش هسته ای چندرسانه ای و قدرتمند بهینه شده برای حداکثر کارآیی در پردازنده Intel XScale می باشد.این ویژگی پردازنده شبکه را برای پیاده سازی الگوریتم های پردازش صوت بر پردازنده Intel XScale به منظور شمارش پورت ها در رنج واسط های تک صوتی تا چهارصوتی توانمند می سازد.

توانایی پیاده سازی الگوریتم های فشرده سازی صدا در هسته توسط :

• کارآیی پایین پردازنده Intel Xscale ( تا 266 مگاهرتز)

• دستورالعمل های ضرب اضافی با یک اکومولاتور 40 بیتی اضافه شده به پردازنده

• موجود بودن حافظه پنهان (cache) بزرگ بر روی پردازنده

پردازنده Intel XScaleدر سرعت بسیار بالا برای الگوریتم های پردازش، شامل G.711 و G.729 با سرعت بالا و مصرف انرژی پایین کار می کند.ضرب و جمع اضافی می توانند به سرعت بخشیدن الگوریتم های پردازش صوت کمک کنند.گسترش های DSP به صورت مستقیم با مجموعه ای از دستورات ARM به Supplied اضافه شده اند.

همچنین کش های بزرگ موجود در پردازنده Intel XScale را می توان برای قفل کردن کامل یک الگوریتم در حافظه محلی و طراحی cache کارآمد به کار برد.اینتل در حال توسعه کتابخانه های بهینه که باعث پیاده سازی آسان الگوریتم ها بر روی پردازنده Intel XScale می شود، هست.این کتابخانه ها نیاز به DSPهای خارجی را حذف می کند و به کاهش هزینه کلی سیستم کمک می کند.

المان های سخت افزاری شتاب دهنده امنیتی

پردازنده شبکه ای Intel IXP425 یک سخت افزار شتاب دهنده یکپارچه برای برنامه های کاربردی فراهم می کند.این سخت افزار الگوریتم های رمزنگاری DES,3DES,AES و الگوریتم های احراز هویت SHA-1 و MD5 را پیاده سازی می کند. علاوه بر این، الگوریتم های احرازهویت SHA-1 و MD5، به طور نمونه در برنامه های کاربردی مانند VPNها استفاده می شود. سیلیکون پردازنده IXP425 شامل عناصر سخت افزاری شتاب دهنده رمزنگاری به شرح زیر می باشد :

• DES : 64 بیت اندازه بلوک رمزنگاری، 56 بیت کلید

• 3DES : 64 بیت اندازه بلوک رمزنگاری و 3کلید و هر کدام 56 بیت

• یک المان سخت افزاری احرازهویت با پشتیبانی از الگوریتم های احراز هویت :

HMAC-SHA-1

HMAC-MD5

• AES شامل اندازه بلوک رمزنگاری 128 بیت با اندازه کلید 128، 129 و 256 بیتی

استفاده از NPE برای شتاب دهنده های سخت افزار اختصاصی، پردازش الگوریتم های رمزنگاری و احرازهویت را خارج از پردازنده Intel XScale ممکن می سازد.پردازنده API به عناصر رمزنگاری و احرازهویت اجازه می دهد توسط هر واسطی درون پردازنده شبکه مورد استفاده قرارگیرد.

این حداکثر انعطاف پذیری را برای همه رابط ها، به ویژه هنگامی که با مسائل امنیتی روی بی سیم سروکار داریم فراهم می کند.معماری با کارآیی بالا پردازنده های شبکه ای IXP425 می تواند حجم نرخ رمزنگاری/رمزگشایی ۷۰ مگابیت در ثانیه را برای الگوریتم های DES, 3DES و AES را پشتیبانی کند.

ابزارها، برنامه ها و سیستم عامل ها

تکنولوژی Intel XScale شامل طیف گسترده ای از ابزارها و برنامه های کاربردی توسعه، همراه با پشتیبانی از چندین سیستم عامل است.پردازنده IXP425 در حال حاضر از هسته Wind River, VxWorksو استاندارد لینوکس پشتیبانی می کند.محصولات شخص ثالث وابسته به محصولات تولیدی پردازنده های شبکه ای IXP4xxاز جمله Wind River،Workbenchبرای VxWorks و نسخه حرفه ای لینوکس، MontaVista در دسترس هستند. چند فروشنده شخص ثالث نیز پشته ی نرم افزاری فراهم می کند و از محیط توسعه پیشرفته پشتیبانی می کند.

برای کمک به سرعت به بازار آمدن و کاهش هزینه توسعه، توسعه دهندگان انتخاب گسترده ای از ابزارهای مبتنی بر تکنولوژی Intel XScale دارند.

پلت فرم مرجع برای سریعتر به بازار آمدن

پلت فرم مرجع دروازه شبکه Intel IXP425 یک دروازه چند سرویسه در 533MHz می باشد که به توسعه دهندگان اجازه اتخاذ و تغییر پلت فرم می دهد و به سرعت راه حل مطلوب ایجاد می کند، در نتیجه زمان به بازار آمدن کاهش قابل توجهی پیدا می کند.سازگاری پین در میان اعضای خط تولید IXP4XXپیچیدگی طراحی سخت افزار را خیلی کاهش می دهد.پلت فرم شامل: پردازنده شبکه ای IXP425 در ۵۳۳ مگاهرتز،حافظه SDRAM،فلش، یک اترنت سوئیچ چهار پورت برای LAN، یک پورت اترنت اضافی برای WAN،چهار واسط خطی تلفنی، یک واسط mini-PCI برای اتصال به یک WLAN 802.11،یک کارت واسط ADSL،دو پورت USB 2.0،دستگاه های تنظیم کننده قدرت است.

مزایای اینتل

Intel یک منبع راهنما از بلاک های سازنده ارتباطات است که در همه سطوح فعالیت می کند. در کنار سیستم های قوی از فروشندگان سخت افزاری و نرم افزاری که شامل اعضای ائتلاف روابط intel هستند(intel.com/go/ica )، به توسعه دهندگان کمک می کند تا با چالشهای طراحی و کمترین زمان عرضه به بازار به صورت به صرفه مواجه می شوند.

پیوند به بیرون

[۱]