Couverture ElectroniqueS n°127

Après l'effervescence des débuts de l'aventure, le marché des processeurs pour réseaux connaît actuellement une phase de rationalisation, où nombre de pionniers sont tombés, et se sectorise, laissant à présent l'alternative à des processeurs de communication aux performances enfin adéquates. La tendance qui s'amorçait déjà il y a quelques années se poursuit : les processeurs réseaux remplacent les Asic et les puces à fonctions câblées dans bon nombre d'équipements tels que routeurs, commutateurs multiservices et Ethernet métropolitain, multiplexeurs d'accès DSL (DSLAM) et stations de base. Ces composants restent cependant en périphérie des systèmes de réseaux, dont les c&oelig;urs s'agitent avec des capacités de l'ordre de 100 à 200 Gbits/s, ce qui met pour l'heure les Asic et autres circuits spécifiques et pointus à l'abri d'une éradication totale.A ce jour, on parle d'applications de type « Edge », pour des équipements supportant des bandes passantes généralement comprises entre 5 et 40 Gbits, et de « Core » au-delà. En quelques années seulement, les débits se sont envolés avec le foisonnement fertile des applications « Edge » et, surtout, l'essor fulgurant du multimédia (Diffusion audio vidéo) sur Ethernet. Ceci est rendu possible avec les protocoles de communication de classe opérateur, tels que PBT (Provider backbone transport), étendant l'Ethernet en termes de fiabilité, d'évolutivité et de déterminisme (temps réel).Si les processeurs réseaux ont cet avantage d'être performants et programmables, ils ne sont pas les seuls à se positionner dans les marchés en développement. Ainsi les fabricants de processeurs de communication s'intéressent beaucoup, par exemple, aux stations de base et autres applications sans fil, où les dispositifs unitaires n'ont pas besoin de bandes passantes exceptionnelles. Ces circuits encore moins spécialisés que les processeurs réseaux (ou NPU, Network processor unit), jadis proscrits de fait de trop faibles performances, jouissent d'une souplesse supérieure et de puissance de calcul et de bande passante suffisantes pour les applications en périphérie des réseaux, où les débits sont les moins élevés. Ainsi, alors que les Asic se font petit à petit déloger au profit des NPU mais renforcent leurs positions au c&oelig;ur des systèmes de réseaux, les processeurs de communication demeurent une solution viable pour les équipements à forts volumes de production, là où la rapidité des développements, l'évolutivité aisée des systèmes moins spécialisés, entre autres, sont des atouts indéniables. Ces composants n'entrent pas dans le périmètre du présent dossier, mais les processeurs de communication mériteraient à eux seuls une étude complète.L'aspect logiciel au c&oelig;ur des développementsEn plus de cet aspect processus, quelques NPU disposent de plusieurs types de mémoires, aussi le programmeur est-il amené à allouer chaque élément de donnée à un espace mémoire particulier. Il doit être au fait des notions de latence, de durée de vie d'un objet de donnée, et des fréquences d'accès ainsi que de propriétés technologiques du matériel telles que les bancs mémoires et l'entrelacement. Heureusement, et le temps aidant, une migration s'est effectuée vers des langages de développement de plus haut niveau. Un des premiers à suivre cette orientation fut Agere, aujourd'hui absorbé dans l'activité LSI, avec la latitude offerte de programmer des fonctions de classement ou de gestion de trafic dans ses processeurs par de simples scripts. Plus important, et on retrouve cela notamment chez Wintegra aujourd'hui, la structure parallèle implicite de certains NPU permet au programmeur de créer ses applications comme s'il s'agissait d'une plate-forme monoprocesseur. Le matériel duplique et exécute automatiquement le code et gère tous les détails en ce qui concerne les aspects coordination et synchronisation.Le processeur de communication, que nous n'étudierons pas plus loin que le terme de ce paragraphe, connaît beaucoup moins de problèmes d'ordre logiciel, et c'est sans doute son avantage de bénéficier d'environnements de développement on ne peut plus classiques. Il ne se différencie des processeurs conventionnels que par une optimisation des accès mémoires, et une part importante de sa surface de silicium dédiée aux ressources de connectivité. Citons par exemple les processeurs embarqués d'AMCC, lequel, après avoir été présent dès le début des NPU, notamment avec ses familles nP7xxx à c&oelig;urs multiples, focalise aujourd'hui sa stratégie vers ses circuits à c&oelig;urs PowerPC d'IBM. Ainsi, son PPC460GT à c&oelig;ur PowerPC 440, affichant 2 000 DMips à 1 GHz, une bande passante de près de 13 Go/s à 200 MHz sur le bus mémoire, avec divers accélérateurs, notamment pour les fonctions de chiffrement (IPSEC/SSL) et la prise en charge de liaisons PCIe 2,5 Gbits/s full duplex, Serial RapidIO, et Ethernet 10M à 1 G, montre la viabilité de telles platesformes matérielles dans les équipements réseaux, tout du moins pour les applications d'accès.

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