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芯片上的网络交换机

1999-06-02 来源:光明日报 钱峻英 我有话说

提起网络交换机,脑中总有一个大型设备的形象;而芯片,众所周知,做得是越来越小。这两者怎么会有联系呢?交换机又怎么会在芯片上呢?

近日,IBM就公开了芯片上的网络交换机Prizma。由于这是IBM首次对系统制造商公开自己领先的交换机技术,因而出现了整个业界关注交换领域的热潮。

为什么会这样呢?我们知道,作为网络底层核心技术的交换技术,传统上是位于OSI模型第二层(数据链路层)的,但随着网络交换技术的发展,其已渗透到第三层(网络层),甚至是第四层(传输层);网络正从路由走向交换,这已是大势所趋。为此,市面上才出现了纷繁的路由交换机和第三层、第四层交换机,甚至多层交换机产品。

就像PC能力的衡量标准是CPU一样,交换机的评价尺度是芯片。在计算机已进入网络时代,网络正进入交换时代的今天,芯片作为网络的核心技术,就好比是引擎,因此交换核心芯片的运行能力将决定网络解决方案的领先与否。

IBM网络硬件部中国区总经理殷树民先生这样说:“IBM,作为一个专业网络系统生产商,对芯片级的最大灵活性和高性能的需求有着深刻的理解。Prizma的诞生正是基于IBM在交换技术方面数十年投资的结果,我们已经将我们自己的网络交换机建造在这个集成交换芯片上了。为交换而生的Prizma,是新一代交换机的强壮心脏,我们衷心希望能和其他愿意利用这项先进的、可扩展的、高度灵活的技术的企业一起合作。”

Prizma到底是什么呢?简单地说,Prizma是一块芯片,也是“做在一块芯片上的网络交换机”,它是IBM全球七大实验室之一的苏黎世实验室研制出的高速、大容量、支持多种协议的网络核心交换芯片。在这样一块芯片上,Prizma能完成16×16路,每路400Mbps~1780Mbps的信元交换能力。比起其他实现交换功能的芯片,Prizma芯片最大的特点是:能够在单个芯片上完成全部的交换功能,而通常的方法是采用CPU二次编码或ASIC芯片组合实现。此外,Prizma芯片一个重大特点是,多片Prizma能轻易地串联或并联在一起,提供更大容量的交换能力。我们知道,两个电池串联在一起可以提供更大的电压;两个电池并联在一起可以提供更大的电流驱动能力;通过组合串联/并联,您可以得到任意的电压/电流。同样,Prizma芯片的串联/并联,也可以为交换机提供更多的端口或更大的容量。

其实两年前,Prizma芯片就已作为IBM8260ATM交换机的核心了(当时业界的领先产品)。现在的IBM8265ATM交换机核心是升级后的Prizma芯片,25.6Gbps的吞吐能力,使ATM交换能力翻了两番。

对网络设备制造商而言,Prizma提供了在交换机系统开发方面前所未有的可扩展性与灵活性。目前,已有众多国际系统生产商采用Prizma芯片技术作为其产品的核心,包括:阿尔卡特网络系统公司、北方电信公司和Tadiran电信公司等。阿尔卡特网络系统公司副总裁兼董事长KenLewis说:“阿尔卡特网络系统公司之所以选择IBM的Prizma技术,是因为它单级交换的扩展能力符合我们产品的需要。IBM一直致力于开发提高单级和多级交换能力的技术,这一努力的目标便是使得单级交换达到1000Gbps以上成为现实。”

小资料:

Prizma芯片

Prizma是IBM实验室多年来在交换技术领域的研究成果。它支持快速以太网、千兆以太网、ATM令牌环网以及各种高速交换网络,包括芯片、软件和一个测试工具。作为芯片,Prizma提供6.4Gbps到102.4Gbps的吞吐量,最新的Prizma-e芯片能提供28.4Gbps到454.4Gbps的吞吐量。若利用多级扩展,Prizma还可以扩展到提供太位(Terabit)系统。强大的吞吐能力使其非常适合作为各种高速交换产品的核心;良好的用户界面,又使厂商非常容易对芯片的微码进行编程。

Prizma提供了自路由交换的功能,即路由由信息包报头中的路由标示决定。每个输出队列是一个16/1(16个输入,1个输出)的逻辑FIFO(先进先出)设计,全部输出队列被存放于可容纳128包的包共享内存空间。虽然这样设计的硬件实现更复杂,但它被认为效率最高。Prizma还将数据通信量划分为CBR/VBR、VBR-NRT/ABR-MCR、UBR三个延时优先级,以保障交换传输的服务质量。此外,Prizma还提供了内置的流控制和多点广播(Multicast)功能,为设计低成本、全功能、无信元丢失的ATM交换机提供了基础。

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