ASICの動作

質問

L３スイッチ、L２スイッチはルータやブリッジと比較した場合、ASICというLSIで処理しているので処理速度が速いと書籍に書かれていました。
ASICの概要は調べたのですが、そのASICが実装されてどのようなハードウェアベースでの動作をして処理速度が向上するのかが、わかりません。
どなたか教えていただけませんか？

回答No.3

onosuke

ASICそのものの速さ（動作周波数）は、ピンキリなので、
一概に「ASICを利用する」＝「早い」となるわけではありません。

ご質問にあるように、
　早くパケット処理できるような実装をしているから、パケット処理速度が向上している
というのが実態です。

さて、ここで一般的なコンピュータの処理速度に関する話をしましょう。
コンピュータの処理速度を向上させる方法は、大きく分けで２つの手法があります。
　１．スケールアップ
　２．スケールアウト
ITの世界だと、サーバ単位のスケールアップやスケールアウトの話が多いですが、
LSI（プロセッサ）単位でも同様の考え方ができます。

　１．LSIのスケールアップ
　　　　⇒動作周波数を向上させる
　　　　⇒周波数が向上すると、単位時間あたりに反復処理できる回数が増える。
　２．LSIのスケールアウト
　　　　⇒回路規模を拡大させる
　　　　⇒回路規模を拡大すると、処理演算機を増量できる
　　　　⇒処理演算機を増量すると、処理並列度が向上し、同時処理できるパケット数が増える。

このうちASICのような専用ハードウェアでよく取られる戦略は、
「２．LSIのスケールアウト」手法です。

ASICのような専用ハードウェアでは、
大量の演算機（窓口）を並列設置して、パケット（お客様）を大量に処理するような
実装がよく行われます。現実世界にたとえると、銀行の窓口のようなイメージですね。

汎用CPUだと、この窓口の数はコア数,スレッド数などと呼ばれています。
intel Core i3/5/7を例に挙げると、窓口は1~4つしかありませんね。

L2/L3スイッチ向け専用ASICの場合、
パケット処理専用の窓口を数十以上設けているので、
汎用CPUに比べると非常に大量のパケットを処理できるわけです。

【まとめ】
ASICのような専用ハードウェアの場合、
LSIの速さを示す動作周波数はそれほど高くなくても、
処理窓口が沢山あるので、パケット処理性能を高くできる。

回答No.2

irija_bari

>素人な解釈なのですが、ＡＳＩＣを必要な処理プログラムどうりの処理をするように設計して、機器に実装しハードウェアレベルでの処理を実現しているということでしょうか？

基本的にはその考え方で正しいと思います。
ただ、ASIC（=専用回路、ここで言うところのL3スイッチ、L2スイッチ）とプロセッサ
（=汎用回路、ここで言うところのルータ、ブリッジ）というのはあくまでも相対的な見方で、
プロセッサに比べてASICの方が回路で処理する比率が高く、プログラムで処理する比率が低い
というだけです。
ASICだからと言って、必ずしもすべての処理をハードウェアで行っているわけではありません。
むしろLSIと呼ばれる規模の回路であれば、何らかのプログラム処理を行っていると考える方が
自然だと思います。

さて、本題の「そのASICが実装されてどのようなハードウェアベースでの動作をして」いるかですが、
たぶん調べても具体的な話しは出てこないと思います。

ルータはネットワーク処理をプログラムで行っていますが、実際のルータに積まれている
プログラムは公開されていませんよね？
ネットワークの仕様は決まっているので、その仕様からどのようなプログラムか推測するしかありません。

同様に、スイッチで用いられているハードウェアもネットワークの仕様から推測するしか
ないのでは？と思います。

回答No.1

precog

処理自体はプログラムと同じです。プログラムのように1ステップずつ実行しないので速いだけです。

補足

回答ありがとうございます。
素人な解釈なのですが、ＡＳＩＣを必要な処理プログラムどうりの処理をするように設計して、機器に実装しハードウェアレベルでの処理を実現しているということでしょうか？
もし、ぜんぜん違っていたらすいません。