3.FPGA

    FPGA是对数据进行高速并行处理的理想器件，具有极强的灵活性和扩展性。FPGA总是通过增添简单实用的网络设备，解决由NPU引发的问题并紧跟市场。例如，Virtex-IIProFPGA包含高性能的可编程架构、嵌入式PowerPC处理器和3.125Gbps收发器，从而成为网络处理的理想选择。FPGA是OEM跨接层2/层3不同传输流并实现高速功能(如安全协处理器)的最佳选择。通过增强网络特性，FPGA可提供高性能的数据和控制处理功能。但与NPU不同，FPGA不带有内置的网络处理功能，因而必须通过编程以进行网络处理。对于NPU，OEM必须开发汇编代码(或某种层次的C代码)以实现网络处理功能；而对于FPGA，OEM必须采用硬件描述语言(HDL)、具有知识产权的内核和C语言实现FPGA中的数据通路和控制通路。

    可编程解决方案如何解决网络处理问题？

    首先考虑那些能从可编程解决方案(NPU或FPGA)中获得巨大利益的特定网络处理功能。

    1.深度分组处理

    尽管层2和层3处理在ASIC中很容易实现，但为了在类似的传输流中区分不同的优先级，还需要在层4和层5中进行更深层的分组处理。可编程解决方案可更深入地处理这些分组。与需要多个NPU进行深层分组处理的NPU解决方案不同，FPGA解决方案只需一块FPGA，这是因为FPGA中的硬件并行处理完全可以同NPU中基于RISC的处理方法相媲美。多个NPU不仅为硬件和软件分区带来新挑战并增加了软件的复杂度，而且还增大了系统延迟和功耗。一般而言，如果采用NPU或FPGA进行更深层处理，则完全不需要ASIC。

    2.软件可升级性

    采用集中处理器设计的主要优势在于软件。控制层软件是诸多OEM的关键增值业务，并能使他们与竞争对手的业务彼此区分。因此，代码复用功能对于产品的上市时间以及支持原有产品至关重要。C代码的开发相对较快并能轻松地升级/接口到新处理器。DSP设计人员和架构设计人员对此有深刻的理解，并当代码复用比性能更重要时采用DSP处理器。

    然而NPU不具备代码复用，因为NPU的软件大多是不可移植的，即这些软件是专有的汇编代码或因定制程度过高而丧失移植性的C代码。汇编代码是处理器专用开发工具，通常开发周期较长，从而加大了设计商的开发风险。事实

    上，一家公司为NPU设计的代码甚至难以移植到该公司后续开发的NPU中。NPU业界清醒地认识到这一点，因而正致力于行业的标准化，以使设计人员重拾信心。另一方面，虽然FPGA具有较强的软件升级功能，但在利用HDL或C代码开发数据层处理以及利用C代码开发控制层处理时，仍将面对诸多难题。采用专用的汇编代码修改特性比采用业界标准的HDL和C代码风险更高，也更困难。某些FPGA制造商提供了基于平台和工具集方法的工具，以实现软件在各代FPGA中的无缝移植。

    3.硬件可升级性

    硬件的可升级特性确保了较长的产品寿命，因而成为可编程解决方案的一个关键特性。此外，可升级性还有助于网络设备跟踪标准和协议的持续变化。否则，该设备将很快落伍。NPU只在处理器中提供可编程特性，其类似ASIC的定制硬件并不能直接进行编程。因此，NPU在硬件升级上的劣势与ASIC非常相似。FPGA顾名思义就是现场可编程，因而能轻松升级，以很好地满足需求变化。

    4.复杂分类查询

    像VPN(虚拟专用网)和IPSec这样的业务需要复杂查询功能。查询和分类可通过复杂的迭代算法实现，但迭代算法抑制了NPU中RISC引擎的效能，进而影响系统的整体性能。为此，NPU可采用两种策略：(a)增加NPU的时钟频率以获取净空范围。(b)增加多个NPU解决问题。过高的时钟频率将引发信号完整性问题并增加主板的复杂度，而多个NPU则将引发类似上述深层分组处理的问题。NPU的查询需要成本较高的内存子系统，而FPGA能在逻辑电路的状态机内实现查询，但这也并非总是有效的。或许查询协处理器和SDRAM正是不可或缺的。