ASIC和NP架构

ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成网络）架构和NP（Network Processor，网络处理器）架构是网络设备芯片的两种主要架构，两种架构在灵活性、性能、开发成本等方面各有千秋，本文就对两种结构做以简单介绍。

ASIC架构

ASIC架构在集成电路出现伊始就开始出现，用于针对特定需求场景开发专用的芯片，因此芯片针对性强，优化好，处理速度快，效率高，各项指标可以达到很高的水平，但是由于针对性强，所以扩展性以及灵活性较差，往往开发出来后就难以扩展，也很难应用到其他场景，在场景发生变化时，往往需要重新开发新的专用芯片，且开发周期较长。

与ASIC相对的是通用架构的芯片，针对各种通用场景，这类架构的灵活性很强，往往通过软件来实现各种功能，扩展性强，往往通过修改软件就可适应不同需求，但是这类架构往往在性能方面、功耗方面相对ASIC就差很多。如x86架构，这时一种通用的"CPU+LInux"操作系统的架构，数据从网卡到CPU间的传输依靠“中断”实现，从而导致了不可逾越的性能瓶颈，尤其是对于小包的处理性能很差，如64B小包的通过率只能达到30%~40%，并且由于处理过程高度依赖CPU计算，很占用CPU资源，因此x86的防火墙性能表现一直较差。

NP架构

NP架构时通用架构和ASIC架构的一种均衡，专门为网络设备处理网络流量而设计的一种处理器架构（包含微码处理器和硬件协处理器），通过专用的指令集和配套的软件开发系统提供强大的编程能力，相比ASIC架构有很强的灵活性，可以根据需求编写不同微码实现不同的常见需求，且相比ASIC架构来说开发周期短。相比x86等通用架构芯片，有包含很多网络处理相关的专用硬件设计（内存操作、路由表查找算法、拥塞控制算法、流量调度算法等），相比通用架构在网络流量处理方面有更强的处理能力。

ASIC架构与NP架构对比

对比项目	NP（网络处理器）	ASIC（专用集成电路)
设计目的	用于快速处理网络数据包，满足网络通信中的高速数据转发、协议处理、流量管理等需求，常见于路由器、交换机等网络设备	为特定的应用或任务而设计，如数据转发、图像信号处理、加密解密、无线通信等，针对特定功能优化
性能特点	具备高效数据包处理能力，支持线速转发，有良好并行处理能力，可同时处理多个网络流	在特定任务上性能卓越，能实现极高处理速度和效率，硬件结构可优化到最佳状态
灵活性	具有一定灵活性，可通过编程或配置适应不同网络协议、流量模式和应用需求，比 ASIC 更具可配置性	灵活性较差，设计完成后功能固定，功能更改需重新设计制造芯片，成本高周期长
开发成本和周期	开发成本相对较高，需专业知识和工具，开发周期较长，但低于 ASIC	开发成本极高，包括设计、流片等成本，开发周期长（数月至数年），产量大时单位成本降低
功耗	处理网络数据包时能以较低功耗运行，大规模并行处理时能效比较高	针对特定任务优化设计，实现高性能同时保持较低功耗，如移动设备 ASIC 芯片可延长电池续航