為網絡搜索引擎片上系統新開發的控制IP和控制軟件可簡化系統布局
瑞薩網絡搜索引擎片上系統參考設計
瑞薩網絡搜索引擎片上系統參考設計的組成
2016年10月11日，日本東京訊——全球領先的半導體解決方案供應商瑞薩電子株式會社（TSE：6723）今日宣布推出網絡搜索引擎(NSE)片上系統(SoC)（注1）參考設計，該設計可在通信行業內最快的 400 千兆/秒(Gbps)網絡設備上用來縮短搜索卸載引擎的開發時間。由于主要針對路由器和交換機應用，該參考設計包含一個網絡搜索引擎評估板和一個Xilinx現場可編程門陣列(FPGA)，可采用搜索片上系統控制IP來簡化定制功能的整合。傳統型400 Gbps網絡處理系統包含ASIC或網絡處理器等專用片上系統。通過采用該參考設計，系統制造商可以快速部署性能得到顯著提升的400 Gbps系統，以用于終點的視頻流量等路由和開關應用。
該參考設計不僅可以提供用R8A20686BG（數據包搜索速度可達200萬次/秒的瑞薩NSE SoC）開發的評估板的設計數據，還包含新開發的搜索片上系統控制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研究。
面對物聯網終端數量日益增大和遷移到云計算的挑戰，服務提供商都在關注普遍采用400 Gbps類設備。同時，為按需適應不同網絡流量負載的需要，終端應用程序的多樣化需要有一個可擴展、靈活而又高效的網絡環境。瑞薩NSE SoC參考設計兼具高速數據包搜索功能和賽靈思SDNet?數據包處理技術的靈活性，可確保設計與不斷變化的網絡一起改進和發展。
“正是得益于同瑞薩建立了緊密的合作關系，兩家公司都采用了最佳的技術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”，賽靈思通信業務總監Gilles Garcia如是說。“加快創收時間具有至關重要的意義，本次聯合參考設計顯然推動了該目標的實現。”
NSE參考設計的主要特點：
(1) 參考設計縮短了400 Gbps通信系統的開發時間
該新型參考設計包括：
·用賽靈思 Virtex? Ultrascale? XCVU190-2FLGC2104E FPGA開發的VCU110評估板
·用瑞薩NSE SoC開發的子板（通過FMC連接器直接連接至賽靈思VCU110）
·集成NSE SoC和賽靈思SDNet技術的系統級參考設計數據
·搜索SoC控制IP和控制軟件套件
對系統制造商來說，利用該參考設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。通過集成賽靈思的可編程SDNet數據平面硬件和NSE控制器，該網絡處理解決方案能夠將開發時間縮短數月。
(2) 高性能，搜索速度高達20億次/秒，可使網絡系統通信速度達到400 Gbps
緊密集成的數據包處理參考設計為實現多線程請求進行了優化。該解決方案內含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類網絡系統和多達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，例如，利用多個運行速度超過100 Gbps的以太網端口進行搜索操作，或利用管道數據包處理（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
與該參考設計同期開發的控制軟件能夠讓系統制造商輕松配置多達32個獨立的搜索表。系統管理任務（包括表格配置和維護）可完全通過軟件來執行，從而最大程度降低對硬件知識的要求。此外，所有管理任務均可在實時流量期間實時完成，而不發生中斷，以實現重新配置后部署。在軟件定義網絡(SDN) 環境或軟件定義基礎架構(SDI)（注3）中進行負載均衡等應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）。瑞薩的各種搜索產品可供系統制造商選擇最符合其特定要求的解決方案，同時能夠隨著網絡技術的快速發展而調整。
（注1）網絡搜索引擎SoC在用于視頻流、電子郵件等的數據包目標硬件中執行高速查詢，并在硬件中對網絡服務進行優先控制和訪問控制。
（注2）管道數據包處理能夠通過以裝配線的方式進行指令相關的處理達到高效的目的。
（注3）軟件定義網絡(SDN)或軟件定義基礎架構(SDI)是指對常規網絡或基礎架構進行抽象或虛擬化從而使其通過軟件實現定義或控制的環境。
（注4）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）采用網絡搜索引擎的200 Gbps搜索解決方案：https://www.renesas.com/en-hq/about/press-center/news/2015/news20150427.html