Design and implementation of an Embedded Network Processor

Current generation embedded systems are built around only a small number of SOCs, which are again based on general-purpose embedded micro-processors, such as ARM and MIPS. These RISC-based processors are not, however, designed for specific functions such as networking and multimedia processing, whose importances have increased dramatically in recent years. Network devices for small business and home networks, are especially dependent upon such SOCs based on general processors. Except for PHY and MAC layer functions, which are built with hardware, all the network functions are processed by the embedded micro-processor. Enabling technologies such as VDSL and FTTH promise Internet access with a much higher speed, while at the same time explore the limitations of general purpose microprocessors. In this paper we design a network processor, embed it into an SOC for Home gateway, evaluate the performance rigorously, and gauge a possibility for commercialization.

내장형 네트워크 프로세서의 설계 및 구현

Embedded system은 소수의 System-On-Chip (SOC)으로 대부분의 기능이 구현되어지는 추세이며, 이러한 SOC의 구조는 대체로 RISC 기반의 내장 마이크로프로세서를 중심으로 발전해 왔다. 하지만 RISC 기반의 ARM, MIPS등의 범용 프로세서들은 점차 그 필요성이 커지고 있는 네트워크 기능과 멀티미디어 처리 기능 등에 대해서는 많은 고려 없이 설계된 프로세서들이다. 소규모 사업자 및 개인 사용자를 위한 네트워크 기기의 경우는 가격대비 성능이 우수한 제품이 시장을 차지하는데 유리하므로, 지금까지 대부분의 경우에서 전용 하드웨어를 사용하지 않고, PHY와 MAC layer 일부의 기본적인 기능을 제외한 나머지 네트워크 기능을 모두 상기한 내장 마이크로프로세서로 처리하고 있다. VDSL, FTTH과 같이 고속 인터넷을 가능하게 하는 기술이 발전함에 따라, 기존의 범용 프로세서에 기반을 둔 네트워크 기기는 빠른 속도로 그 성능의 한계에 다다르고 있다. 이는 단순히 프로세서의 동작 속도를 높이는 것으로 해결할 수 있는 문제가 아닌 것으로 보이며, 네트워크 프로토콜의 처리에 최적화 되어 있지 않은 범용 프로세서의 사용에 근본적인 문제점이 있다고 하겠다. 본 연구를 통하여 네트워크 기능 수행에 효율적인 네트워크 프로세서를 설계하고 이를 Home gateway용 SOC에 내장하고 성능을 측정하여 그 상용화 가능성을 타진한다.