Cisco 7200系列路由器体系结构
前言
本文是Cisco 720x系列路由器的硬件 和软件体系结构概述。
硬件体系结构
机箱概述
7200系列路由器机箱包括2插槽 Cisco 7202 、4插槽Cisco 7204及Cisco 7204vxr和6插槽 Cisco 7206及Cisco 7206vxr：
- 7202：支持仅网络处 理引擎NPE-100、NPE-150和NPE-200的两插槽机箱
- 7204：一个4插槽机箱 带有传统中平面
- 7206：一个6插槽机箱 带有传统中平面
- 7204VXR：一个4插槽 机箱与VXR盆腔中段平面
- 7206VXR：一个6插槽 机箱与VXR盆腔中段平面
7200系列硬 件体系结构从型号变化到型号并且取决于机箱和NPE的组合，但可以 一般被分离到二个主要设计：路由器与原始盆腔中段平面和 早NPE (NPE-100、NPE-150，NPE-200)和路由器与VXR盆腔中段平面 和最新NPE (NPE-175、NPE-225、NPE-300、NPE-400、NPE-G1等等) 。 在本文，我们着重于这两个主要设计。
VXR机箱提供1 Gbps盆腔中段平面当 使用与NPE-300、NPE-400或者NPE-G1时。另外，VXR 盆腔中 段平面包括多服务互换(MIX)，通过MIX 支持DS0时间位置交换横跨 盆腔中段平面互联对每端口适配器槽。 盆腔中段平面 和MIX 也支持在信道化接口之间支持语音和其他constant-bit-rate 应用程序的计时的分配。 VXR盆腔中段平面提供二全 双工8.192 Mbps Time Division Multiplexing (TDM)流在每端口 适配器槽和MIX之间，是有能力在交换DS0s上在所有12 8.192 Mbps 流。每流可以支持128条DS0信道。
Cisco 7200 VXR路由器也支持网络服务引擎NSE-1， 包括二个模块化板：处理器引擎板和网络控制器电路板。 处理器板根据NPE-300 体系结构。网络控制器电路板 招待Parallel Express Forwarding (PXF)处理器，与路由处理器 一起使用提供加速的信息包交换，并且加速的IP 第三层功能处理 。
网络处理引 擎- 网络服务引擎
NPE包含主 存储器，CPU，外围部件互连(PCI)内存(静态随机访问存储器 - SRAM)，除了的使用动态RAM（DRAM）的NPE-100)和控制电路为 PCI BUS。网络处理引擎包括以下组件：
- 精简指令集计算技术(RISC)微处理器
网络处理引擎 微处理 器 内部时钟速度 NPE-100和NPE-150 R4700 150兆赫 NPE-175 RM5270 200兆赫 NPE-200 R5000 200兆赫 NPE-225 RM5271 262兆赫 NPE-300 RM7000 262兆赫 NPE-400 RM7000 350兆赫 NPE-G1 BCM1250 700兆赫 NSE-1 RM7000 262兆赫
- 系统控制器
- NPE-100、NPE-150和NPE-200有在网 络处理引擎使用直接存储器访问(DMA)的一个系统控制器对转移数据 在DRAM和信息包SRAM之间。
- NPE-175 和NPE-225有提供对二盆腔中段平面和单个的一个系统控制器输入/ 输出(I/O) 控制器PCI BUS的处理器访问。系统控制器在二 盆腔中段平面PCI BUS之一也允许端口适配器对访问SDRAM。
- NPE-300有提供对二盆腔中段平面和 单个输入/输出控制器PCI总线的处理器访问的二个系统控制器。 系统控制器在二盆腔中段平面PCI BUS之一也允许端口适配器 对访问SDRAM。
- NPE-400有提供系统 访问的一个系统控制器。
- NSE-1有提 供对盆腔中段平面和单个输入/输出控制器PCI总线的处理器访问的 一个系统控制器。系统控制器在二盆腔中段平面PCI BUS之一 也允许端口适配器对访问SDRAM。
- NPE-G1 BCM1250维护并且也执行系统管理功能为 Cisco 7200 VXR路由器，并且举行系统内存和环境监控功能。
- 可升级的内存模块
- NPE-100、NPE-150和NPE-200使用DRAM为存储路由表 、网络记帐应用、信息包为准备流程转换和数据包缓冲为SRAM溢出( 除了在NPE-100，不包含信息包SRAM)。标准配置是32 MB，带 有至128 MB可用的通过单列直插存储器模块(SIMM)升级。
- NPE-175和NPE-225为提供代码、数据 和信息包存贮使用SDRAM。
- NPE-300为 存储从网络接口收到或发送所有信息包使用SDRAM。SDRAM也 存储路由表和网络记帐应用。二个独立SDRAM内存阵列在系统 由端口适配器和处理器允许并发访问。 NPE-300有一个固定 配置警告与第一个32MB DIMM。参见表3-2在 NPE-300和NPE-400概述 欲知更多信息。
- NPE-400为存储从网 络接口收到或发送所有信息包使用SDRAM。SDRAM内存阵列在 系统由端口适配器和处理器允许并发访问。
- NSE-1为提供代码、数据和信息包存贮使用SDRAM。
- NPE-G1为存储从网络接口收到或发送 所有信息包使用SDRAM。SDRAM也存储路由表和网络记帐应用 。二个独立SDRAM内存阵列在系统由端口适配器和处理器允许 并发访问。
- 信息包SRAM为存储信息 包为准备快速交换
- NPE-150有 SRAM 1 MB并且NPE-200有SRAM 4 MB。 其他网络处理引擎或 网络服务引擎没有SRAM 。
- 缓存存储 器
- NPE-100、NPE-150和NPE-200有统 一高速缓存功能作为次级高速缓存为微处理器(主要高速缓存在微处 理器之内)。
- NPE-175和NPE-225有高 速缓冲存储器的二个级别：主要是内部的对处理器和附属， 2-MB提供数据和指令的另外的高速存贮的外部高速缓存。
- NPE-300有高速缓冲存储器的三个级 别： 是内部的到微处理器的一个主要和一个次级高速缓存和 第三，2-MB提供数据和指令的另外的高速存贮的外部高速缓存。
- NPE-400有高速缓冲存储器的三个级 别： 提供数据和指令的另外的高速存贮的主要和是内部的到 微处理器的一个次级高速缓存和第三4-MB外部高速缓存。
- NSE-1有高速缓冲存储器的三个级别 ： 是内部的到微处理器的主要和附属统一高速缓存和第三， 2-MB外部高速缓存。
- NPE-G1有高速 缓冲存储器的二个级别： 是内部的到微处理器的一个主要和 一个次级高速缓存。附属统一高速缓存为数据和指令使用。
- 二个环境传感器为监控冷却空气离开 机箱。
- 引导ROM为存储充足的编码为 引导® Cisco IOS软件; NPE-175、 NPE-200、NPE-225、NPE-300、NPE-400、NPE-G1和NSE-1有引导程序 ROM。
关于网络服务引擎(NSE-1)， 它提供金属丝费率OC3吞吐量当运行并发高接触广域网边缘服务时。 基础设计利用NPE-300一个过程密集微码引擎提高的技术称为 Parallel Express Forwarding (PXF)引擎。此唯一双重处 理体系结构提供一个极大的性能提高为过程饥饿， Intelligent Network Service。通过卸载复杂第四层通过第 七层高层服务到PXF处理器，路由/交换处理器能持续线速率性能。
关于其它信息，请参阅：
输入输出板
输入输出控制器与网络处理引擎共享系统内存功能和 环境监控功能为Cisco 7200路由器。它包含以下组件：
- 一两个自感Ethernet/Fast以太网端 口或1 千兆以太网和1个以太网端口，根据输入输出控制器类型。
- 双工通道为本地控制台和辅助端口 。
- 闪存为存储引导帮助镜象并且其 他数据(例如崩溃信息文件)。
- 二PC 卡插槽为闪存盘或闪存卡，包含默认Cisco IOS软件镜象。
- 引导程序ROM为存储充足的编码为引 导Cisco IOS软件(C7200-I/O-2FE/E没有一个引导程序ROM 组件)。
- 二个环境传感器为监控冷却空气输 入并且留下Cisco 7200机箱。
- 非易 失性随机访问存储器(NVRAM)为存储系统配置和环境监控日志。
输入输出控制器说明
| 产品号 | 说明 |
| C7200-I/O-GE+E | 1千兆以太 网和1个以太网端口; 装备以一个GBIC容器为1000个兆比特每 秒(Mbps)操作和一个RJ-45容器为10-Mbps操作 |
| C7200-I/O-2FE/E | 2个自感 Ethernet/Fast以太网端口; 装备以2 个RJ-45容器为 10/100-Mbps操作。 |
| C7200-I/O-FE1 | 1个快速以太网端口; 装备以一个MII容器和一 个RJ-45容器为使用在100 Mbps全双工或半双工操作。仅1个 容器可以每次配置为使用。 |
| C7200-I/O | 没有快速以太网端口。 |
| C7200-I/O-FE-MII2 | 1个快速以太网端口; 装备以单个MII 容器 。 |
因为 MII 和RJ-45容器是包括的，1 产品号C7200-I/O-FE不指 定MII。
2 输入输出控制器带有产品号C7200-I/O-FE-MII有仅单个MII快速以太 网容器。虽然由Cisco系统仍然支持，此输入输出控制器与单 个MII容器为命令不是可用的从1998年5月。
您能也鉴别您的输入输出控制器型号从终端通过使用 show diag slot 0命令。
NPE-G1是第一个网络处理引擎为了 能提供网络处理引擎和输入输出控制器的功能的Cisco 7200 VXR路 由器。当其设计提供输入输出控制器功能时，能也运作与在 Cisco 7200支持的所有输入输出控制器VXR。安装输入输出控 制器在一个机箱上与NPE-G1在输入输出控制器激活控制台和辅助端 口和自动地使控制台和辅助端口无效内置NPE-G1。然而，当 安装，您在NPE-G1和输入输出控制器能仍然使用闪存盘插槽和以太 网端口两个卡。
其它信息链路：
端口 适配器(PA)
这些是在物理媒介包含 电路转换和接收信息包的模块化接口控制器。这些是在通用 接口处理器使用的相同端口适配器用Cisco 7500系列路由器。 两平台支持多数端口适配器，但那里是一些例外。要 求Time Division Multiplexing (TDM)交换机的一些PA VXR盆腔中 段平面仅支持。
在Cisco 7200路由 器安装的端口适配器支持在线热插拔(OIR)。他们是可热交换 的。
Cisco 7200系列路由器有一个 数据传输容量，指带宽，在机箱影响端口适配器分配，以及的端口 适配器的数量和类型您能安装。应该由带宽均匀地分配端口 适配器在PCI BUS mb1 (PA插槽0，1，3和5)和PCI BUS mb2 (PA插 槽2 ，4，6之间)。
Cisco 7200或 Cisco 7200 VXR路由器带有网络处理引擎(NPE) NPE-100，NPE-150 ，NPE-175，NPE-200或者NPE-225，使用高-，媒体-或者低带宽指定 确定端口适配器分配和配置。
Cisco 7200 VXR路由器以确定端口适配器分配和配置 的NPE-300、NPE-400或者NSE-1使用带宽点而不是高-，媒体-或者低 带宽指定。 带宽点是被赋予的值与带宽有关; 然而， 调整值根据关于硬件高效地怎样使用PCI BUS 。
注意： 您能使用Cisco 7200 系列路由器带有超出指南的端口适配器配置; 然而，防止 反常现象发生 当时路由器在使用中，我们强烈建议 限制在路由器安装的端口适配器类型根据在链路列出的指南下面。 另外，您的端口适配器配置必须在这些指南之内在 Cisco技术支持中心排除在您的Cisco 7200系列路由器发生的反常现 象故障之前。
其它信息可以这里查 找：
注意： 新的Cisco 7200 VXR 路由器的版本为前向兼 容性要求某些端口适配器更新。此需求归结于新和更高速度 外围部件互连(PCI)盆腔中段平面在Cisco 7200 VXR 路由器。 用于Cisco 7200 VXR路由器的仅端口适配器要求此更新。 因为所有端口适配器不是可升级的，一些端口适配器在 Cisco 7200 VXR 路由器不支持。关于详细资料，请参阅 域通知：端口适配器兼容性为 Cisco 7200 VXR路由器。
结构图
存储器详细资料
7200 系列路由器使用NPE的DRAM、SDRAM和SRAM内存以根据型号的多种组 合。可利用的内存分开成三个内存池：处理器池、I/O 池和PCI池(I/O-2在NPE-300)。
下面 是一些 show memory命令输出 示例使用Cisco 7206 (NPE150)处理器(Revision B)与43008K/6144K 字节内存。
legacy_7206 #show memory
顶头 Total(b) Used(b) Free(b) Lowest(b) Largest(b)
处理器 61A08FE0 16740384 10070412 6669972 6502744 6596068
I/O 2A00000 6291456 1482392 4809064 4517540 4809020
PCI 4B000000 1048576 648440 400136 400136 400092Cisco 7206VXR (NPE300)处理器(Revision B)与 122880K/40960K字节内存
7206VXR #show memory
顶头 Total(b) Used(b) Free(b) Lowest(b) Largest(b)
处 理器 6192B280 99437952 27769836 71668116 70358432 70358428
I/O 20000000 33554440 4626776 28927664 28927664 28927612
I/O-2 7800000 8388616 2140184 6248432 6248432 6248380
- 处理器 内存：此池为存储Cisco IOS软件编码 、路由表和系统缓冲使用。它在NPE-100、NPE-150和NPE-200 从DRAM分配; SDRAM区域在NPE-175和NPE-225; 并且 SDRAM库1 在NPE-300。
- 输入输出存 储器：此池为微粒池使用。接口 专用池和公共微粒池从此内存分配。此内存的大小取决于NPE 的种类。NPE-150和NPE-200两个有为的一个固定量SRAM输入- 输出（I/O）存储器的表使用：1 MB为NPE-150和4 MBs为 NPE-200。 NPE-300使用是固定的在32 MB的其SDRAM库0。
- PCI内存： 此小的池为接口接收传输环主要使用。有时用于它分 配专用接口微粒池为高速接口。在NPE-175 、NPE-225和 NPE-300系统，此池在SDRAM被创建。 在NPE-150和NPE-200， 它在SRAM整个地被创建。
关于关于 位置和内存表规格的详细信息，请参阅 存储 器位置和规格。从此链路，您能也查 找NPE/NSE和限制分类的一些内存相关指南。
另一条有用的链路是： NPE 或NSE和输入输出控制器的内存替换指令。
启动顺序
在启动流程期间，遵守系统LED。 LED在大 多端口适配器在一个不规则的顺序断断续续进来。一些可能 继续，去和再继续 短时间。在输入 输出控制器，I/O功率OK LED立即进展。
遵守初始化进程。当系统启动完成(时几秒 钟)，网络处理引擎或网络服务引擎开始初始化 端口适配器和输入输出控制器。在 此初始化期间，LED在每个端口适配器不同运行(多数闪存断断续续) 。
启用LED在每个端口适配器继 续当初始化完成时，并且控制台屏幕显示脚本和系统标识类似于以 下：
Cisco Internetwork Operating System Software
IOS (tm) 7200 Software (C7200-IK8S-M), Version 12.2(10b), RELEASE SOFTWARE (fc1)
Copyright (c) 1986-2002 by cisco Systems, Inc.
Compiled Fri 12-Jul-02 07:47 by xxxxx
Image text-base: 0x60008940, data-base: 0x613D4000
当您启动第一次路由器，系 统自动地输入setup命令设备，确定安装哪些端口适配器并且提示您 对于每一个配置信息。在控制台终 端，在之后系统显示系统标识和硬件配置，您看以下 系统配置对话框提示：
--- System Configuration Dialog ---
Would you like to enter the initial configuration dialog? [yes/no]:
如果系统在启动程序不完成其中每一个步骤，请参 阅 排除安装故障 关 于故障检修提示和 规程。
信息包交 换
Cisco 7200系列支持流程转换、 快速交换和Cisco快速转发(CEF)，但不支持分布式开关的任何表。 主CPU在NPE执行所有交换任务。
此如下解释根据书 在 Cisco IOS软件体系结构里面，Cisco 新闻。1
1 - 包接收阶段
以下步骤说明什么发生当信息包收到时：
第1步： 信息 包从媒体被复制到与接口的接收环连接一系列的微粒。 微粒 在输入输出存储器或PCI内存能驻留根据平台和接口的媒介速度。
第2步： 接口 提高收到中断信号到CPU。
第3步： Cisco IOS软件承认中断并且开始尝试分配微 粒替换在接口的接收环填装的那个。如果什么都不在专用地 址池，Cisco IOS软件首先检查接口专用池，然后检查公共正常池。 如果没有足够的微粒存在重新补充接收环，信息包投下(在接 收环冲洗信息包小块)，并且"没有缓冲区" 计数器被增加。
Cisco IOS软件在这种情况下也抑制 接口。当接口在7200时被抑制，所有收到的信息包被丢弃直 到接口无节流圈。Cisco IOS 软件unthrottles接口在被耗 尽的微粒池以后被重新补充与空闲点。
第4步： Cisco IOS软件在接收 环一起连接信息包小块，与微粒缓冲头然后连接他们。它通 过连接他们然后重新补充接收环与最近分配的微粒与环在信息包小 块位置。
2 - 信息包交换的阶段
即然信息包在微粒，Cisco IOS软件转换信息包。 下面的步骤描述此进程：
第 5步： 交换码首先检查路由高速缓存(快速地或 CEF)发现是否能快速地转换信息包。如果信息包可以是交换 式在中断期间，跳过到第6步; 否则，它继续准备信息包流程 转换。
5.1： 信息包联合到一个相邻的缓冲区(系统缓冲)。如果空闲系统 缓冲区不存在接受信息包，投下并且"没有缓冲区"计数器在 show interface命令的输出被增加，如指示 ：
Router#show interface
Ethernet2/1 is up, line protocol is up
....
Output queue 0/40, 0 drops; input queue 0/75, 0 drops
5 minute input rate 5000 bits/sec, 11 packets/sec
5 minute output rate 0 bits/sec, 0 packets/sec
1903171 packets input, 114715570 bytes, 1 no buffer
Received 1901319 broadcasts, 0 runts, 0 giants, 1 throttles
....
如果Cisco IOS软件不能分配系统缓冲联合微粒缓冲 ，在之前的show interface命令输出示例也抑制接口并且增加"节流 "计数器 ，如指示。当 接口被抑制时，所有输入数据流被忽略。直到Cisco IOS 软 件有空闲系统缓冲区可用为接口，接口依然是节流。
5.2： 当信息 包联合时，为流程转换排队并且处理信息包的此类型安排的进程运 行。收到中断信号然后驳回。
5.3： 假设这是IP信息包。 当IP输入进程运行时，参见路由表并且发现出局接口。 它参见表与出局接口相关并且找出在信息包需要被放置的MAC 报头。
5.4： 在信息包成功地之后被转换了，被复制到输出队列为出局接口。
5.5： 从这里 ，Cisco IOS软件进行对传输阶段。
第6步： Cisco IOS软件交换码(快速地或CEF) 在信息包重写MAC报头为其目的地。如果新的MAC报头大于原 始报头，Cisco IOS 软件从F/S池分配一个新的微粒并且插入它在微 粒一系列的开始拿着更大的头。
3 - 信息包传输阶段 ：快速交换和CEF
现在您有一 个成功地交换信息包，由于其重写的MAC头。信息包传输阶段 不同地运行依靠Cisco IOS软件是否快速交换信息包(快速地或CEF) ，或者过程交换信息包。 以下部分在快速和流程转换环境里 包括信息包传输阶段为Cisco 7200系列路由器。
以下步骤在一个快速交换环境描述信息包传输阶段：
第7步： Cisco IOS软件首先检查接口输出队列。 如果输出队列不空或接口的传输环路是充分的，Cisco IOS软 件在输出队列排队信息包并且驳回收到中断信号。 信息包最 终获得传输了二者之一当另一个流程交换信息包到达时，或者当接 口传输中断。如果输出队列空并且传输环路有空间， Cisco IOS软件继续到第8步。
第8步 ： Cisco IOS软件与接口的传输环路连接其中 每一个信息包小块并且驳回收到中断信号。
第9步： 接口媒介控制器轮询其 传输环路并且发现将传输的一个新的信息包。
第10步： 接口媒介控制器从其 传输环路复制信息包到媒体并且增加传输中断到CPU。
第11步： Cisco IOS软件承认传输中断并且从传输环路 释放所有传送的信息包的微粒，返回他们到他们产生的微粒池。
第12步： 如果 任何信息包在接口输出队列等待(据推测因为传输环路到现在是充分 的)，Cisco IOS软件从队列去除信息包并且与传输环路连接他们的 微粒或相邻的缓冲区为了媒介控制器能发现。
第13步： Cisco IOS软件驳回传 输中断。
4 - 信息包传输阶段：流程转换
以下步骤在流程转换环境描述信息 包传输阶段：
第14步： Cisco IOS软件在输出队列检查下一个信息包 的大小并且与空间比较它左在接口的传输环路。如果足够的 空间在传输环路存在，Cisco IOS软件从输出队列去除信息包并且与 传输环路连接其相邻的缓冲区(或微粒)。
注意： 如果多个信息包在输出 队列存在，Cisco IOS软件尝试排泄队列，把所有信息包放在接口的 传输环路上。
第15步： 接口的媒介控制器轮询其传输环路并且发现将 传输的一个新的信息包。
第16步： 接口媒介控制器从其传输环路复制信息包到媒 体，并且增加传输中断到CPU。
第17 步： Cisco IOS软件承认传输中断并且从传输 环路释放传送的信息包的相邻的缓冲区(或微粒)，返回他们到他们 产生的池。
1 "CCIE专业发展： 内部的Cisco IOS 软件体系结构"由Vijay Bollapragada， Curtis墨菲，Russ 白色(ISBN 1-57870-181-3)。
