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ネットワークにおけるマイクロプロセッサの進化
ネットワーク業界は、マイクロプロセッサ設計の進歩によって大きく駆動され、過去2十年にわたって、非常に有益な変革を遂げてきました。初期のルーターとスイッチは、ソフトウェアベースの転送ロジックを実行している汎用CPUに依存しており、すぐに帯域幅要求としてボトルネックになりました。今日の次世代ネットワーク機器は、主要なCPUからパケット処理、セキュリティ暗号化、トラフィック管理をオフロードする高度に専門化されたマイクロプロセッサを統合しています。これらのイノベーションは、代わりに、パケットをシフトして、リアルタイムのネットワークとネットワークを転送することを可能にします。
次世代のルーターとスイッチを運転するキーイノベーション
多芯と多角的なアーキテクチャ
ネットワークプロセッサの革新の最も目に見える傾向は単一中心から複数の中心および多くの中心の設計にシフトです。破片のデザイナーは単一のダイスの処理の中心の数百に、各中心の処理の別のパケットの流れか制御機能の結合します。この平行アプローチは劇的に遅延を減らし、ビデオ ストリーミング、実時間コミュニケーションおよび仮想化されたネットワーク機能のような帯域幅の塗布のためのスループットを高めます。企業は]を[FLT]に合わせます:LT:]を[FLT:]を結合しました:[FLT:]を結合して下さい:ネットワークを、および多数のサポートすることを可能にするために[FLT]を]および複数のネットワークを、および複数のネットワークを、可能にします:ネットワークを、および多数のネットワークを、または複数のネットワークを、または複数のネットワークを、または複数のネットワークを、または渡して下さい:+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[F]+[
FPGAとASICによるハードウェアアクセラレーション
マルチコアCPUは汎用的なコンピュートを提供しますが、専用のハードウェアアクセラレーションから多くのネットワークタスクが恩恵を受けています。フィールドプログラム可能なゲートアレイ(FPGA)は、フレキシブルなミドルグラウンドを提供します。カスタムパケット処理パイプライン、暗号化エンジン、またはトラフィック分類ロジックを実装するために再構成できます。アプリケーション固有の集積回路(ASIC)は、転送テーブルのルックアップ、ロードバランシング、またはファシリファイド・プログラムの制御を可能にする、最もパフォーマンス重視の機能をハード・ワイリングすることで、より詳細な機能が実現できます。
シリコンレベルの統合セキュリティ機能
セキュリティはネットワーク設計において最優先事項であり、現代のマイクロプロセッサーは堅牢なセキュリティ機能をハードウェアに直接埋め込んでいます。これらには、電源オン、IPSec/TLSアクセラレーション用のハードウェアベースの暗号化エンジン、およびオンチップの侵入検知システムで、パケットヘッダーを分析し、リアルタイムでペイロードを分析する安全なブートメカニズムが含まれます。ARMのTrustZoneテクノロジーは、プロセッサー内の安全な実行環境を作り出し、暗号化されたプロトコルを分離するだけでなく、暗号化されたネットワークの暗号化や暗号化、および暗号化の暗号化などの暗号化を暗号化するだけでなく、さまざまなネットワークの暗号化や暗号化などの暗号化も行っています。
ネットワークのパフォーマンスと効率への影響
レイテンシブル削減とスループットの強化
マイクロプロセッサの革新からの性能の利益は測定可能なネットワークのメートルに直接翻訳します。多中心の並列およびハードウェア加速によって、次世代のルーターは500ナノ秒の決定的な潜伏と秒ごとのパケットの何百万を処理できます。この改善は高周波取引のような遅延に敏感な適用のために、自動運転V2X (vehicle-to-everything)、および産業制御装置を、また可能にしている間、Jexiter-comの負荷制御を、またデジタル制御します。
エネルギー効率と熱管理
生のパフォーマンスに加えて、エネルギー効率は主要な設計目標になりました。データセンターとエッジコンピューティングサイトは、運用コストを制御し、持続可能性目標を達成するための電力消費を最小限に抑えなければなりません。マイクロプロセッサのイノベーションは、高度なパワーゲート、動的周波数スケーリング、および小規模なプロセスノード(例えば、5nm、3nm)の使用によってこれに対処します。多くのネットワークプロセッサは、トラフィックが低いときに、未使用のコアとアクセラレータを電力供給し、さらには、ZenF-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-F-T-F-F-F-F-F-T-T-T-T-F-F-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-T-
リアルワールド・アプリケーションと事例
データセンターの相互接続
大規模クラウドプロバイダーは、次世代ネットワークマイクロプロセッサの最も早い採用者です。 Google、Amazon、Microsoft などの企業は、データセンター内の東西のトラフィックを処理するためのカスタムルーティング ASIC およびプログラム可能なスイッチを展開しています。 Google Jupiter ネットワークファブリックは、マルチコア ARM プロセッサと、マルチコア ARM プロセッサを組み合わせ、トンネルを掘るおよびロード バランスをとります。 このアーキテクチャは、Google の Jupiter のネットワーク ファブリックは、クラウド チャネルを非公開するサーバーを、クラウド クラウド クラウド ドライブ クラウド デバイス クラウド デバイス クラウド デバイス プラットフォーム (Juniper) クラウド トラフィックをオン クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド ドライブ クラウド クラウド ドライブ ドライブ クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド プラットフォーム (A クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド クラウド
Edge ComputingとIoTゲートウェイ
ネットワークエッジでは、マイクロプロセッサの革新により、データをローカルに処理できるコンパクトで低電力のルータとスイッチがクラウドに送信されるようにします。これらのデバイスは、AIの推論のための専用のNPU(ニューラル処理ユニット)ブロックと制御平面のタスクのためのARM Cortex-Aコアを組み合わせた、異種アーキテクチャを使用します。例えば、NXP Layerscape LX2160Aは、16 Cortex-A72コアをセキュリティとパケット転送用のハードウェアアクセラレーションと統合し、産業用ゲートウェイを5秒間、スマートデバイスを検知し、IoTデバイスを遠隔操作するなど、さまざまな機能に使用できます。
未来のトレンドと新興技術
AIと機械学習アクセラレーション
ネットワークマイクロプロセッサーにおける次の大きな波は、専用のAIアクセラレータの統合です。 これらのユニットは、リアルタイムのトラフィック分類、異常検知、ディープラーニングモデルを用いた動的ルーティング最適化を実行できます。 例えば、[NVIDIA BlueField[]]]]データ処理ユニット(DPU)は、Arm CPUコアをTensor Core GPUアクセラレータと組み合わせ、ネットワーク内のAIが自動的に無効にすることができます。 将来のルーターは、AIが、トラフィックを予測し、ネットワークのパターンを予測したり、ネットワークを予測したり、ネットワークを予測したりすることができます。
光子統合とチップレットアーキテクチャ
電子機器の複合体を克服するために、研究者は、光学コンピューティングとネットワークのためのフォトニックマイクロプロセッサを探索しています。インテルのシリコンフォトニクスに関する研究は、チップ間で1秒あたりのテラビットでデータを移動できる統合トランシーバーを生成しました。ネットワークプロセッサでは、個々のCPU、メモリ、アクセラレータのダイが、高速ダイトダイインターフェイス(UCIeやBoWなど)を介して接続されているため、複雑な形状のチップを組み合わせ、簡単にすることができます。この製品は、Taissssssのダイを切断し、従来のチップセットを切断する機能が、従来のチップを切断する機能が、簡単にすることができます。
コンテンツ
マイクロプロセッサの革新はネットワークのルーターおよびスイッチの風景を再構築し、前例のない性能、保証およびエネルギー効率を可能にします。多中心の並列およびハードウェア加速から統合された保証およびAIの機能まで、これらの技術は次世代のデジタルインフラに動力を与えます。企業は800 Gbpsのイーサネット、terabitスケールのルーターおよびエッジ・ネイティブ・AIに向けるので、マイクロプロセッサの役割はより重要な成長をします。ネットワークの建築者およびエンジニアはこれらのシステムにこれらの要求事項を常に知らせなければなりません。