【摘要】：隨著信息時代的到來,高吞吐量的網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于社會生活、科研工作等各個方面。使用傳統(tǒng)網(wǎng)卡收發(fā)信息,CPU占有率較高,甚至高達100%,導致系統(tǒng)無法進行其它方面的工作。而且傳統(tǒng)的網(wǎng)卡目前普遍采用的是ISA、PCI、PCIX總線接口。總線雖結(jié)構(gòu)簡單、成本低、設(shè)計簡單,但并行總線無法連接更多的設(shè)備,當連接多個設(shè)備時,總線有效帶寬將大幅降低,傳輸速率變慢;而且頻率過高,線間干擾將影響系統(tǒng)的正常工作。 目前推出的PCI E總線是一種新型串行點對點I/O總線體系,使用的是雙單工、點對點技術(shù),總線數(shù)量明顯減少,而且采用差分傳輸方式,使得線間干擾大大降低,速率高可達5.0Gb/s。使用該總線的網(wǎng)卡能適應(yīng)更高速度、更高帶寬網(wǎng)絡(luò)的需要。 本論文詳細介紹了網(wǎng)卡的發(fā)展、網(wǎng)卡的原理和功能,將網(wǎng)絡(luò)處理器XLS408與智能化的硬件模塊(PCI E總線模塊、溫度模塊、電源模塊以及冗余FLASH加載模塊等)相結(jié)合,設(shè)計出PCI E總線千兆網(wǎng)卡。在網(wǎng)卡的硬件設(shè)計中,對不同的單元模塊提出了多種方案的對比,論述了各自方案的優(yōu)劣,同時討論了提高系統(tǒng)信號完整性的阻抗匹配與電源同步管理等關(guān)鍵技術(shù)。 所設(shè)計的網(wǎng)卡通過實際運行,驗證其硬件電路具有以下特點: 1.高性能、高密度的XLS408網(wǎng)絡(luò)處理器,其內(nèi)置硬件加解密加速器(安全引擎)、壓縮解壓加速器(壓縮引擎)、硬件網(wǎng)絡(luò)加速器等,增強了系統(tǒng)的安全性能,提高了網(wǎng)卡對數(shù)據(jù)的處理能力。 2.FLASH加載采用冗余設(shè)計思想,增強了系統(tǒng)的可靠性。 3.阻抗匹配技術(shù)以及大量的使用電容、電感和磁珠大大提高了系統(tǒng)的信號完整性。 4.電源模塊同步工作方式大大減少電源產(chǎn)生的EMI干擾。 5.具有片上溫度報警系統(tǒng),當溫度超過限定值,網(wǎng)卡會自動減小業(yè)務(wù)量或停止工作等,從而使網(wǎng)卡具有過溫保護功能。 6.采用PCI E差分串行總線傳輸,既防止總線之間的串擾,同時又提高了傳輸速度,而且其供電電壓低,降低了功耗。 7.網(wǎng)卡配合不同的版本軟件可以支持零拷貝功能、TOE功能等,大大減低了主板CPU的占有率。
【圖文】：

2(a) ISA接口網(wǎng)卡 (b) PCI接口網(wǎng)卡 (c) PCI E接口網(wǎng)卡圖1.1 不同接口的網(wǎng)卡產(chǎn)品圖因此，隨著采樣數(shù)據(jù)量的增大及信息處理任務(wù)的增加,對數(shù)據(jù)傳送的要求也越來越高。如果沒有能夠?qū)崿F(xiàn)高速傳送數(shù)據(jù)的接口,極易在數(shù)據(jù)傳送時造成瓶頸堵塞現(xiàn)象,從而影響整個系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的處理能力。為保證數(shù)據(jù)的實時、可靠傳輸,設(shè)計了一個PCI E總線接口功能齊全的1000M自適應(yīng)[3]網(wǎng)卡。1.2 網(wǎng)卡發(fā)展方向目前，以太網(wǎng)卡有10M、100M、10M/100M及千兆網(wǎng)卡。對于大數(shù)據(jù)量網(wǎng)絡(luò)來說，服務(wù)器應(yīng)該采用千兆以太網(wǎng)卡，這種網(wǎng)卡多用于服務(wù)器與交換機之間的連接，以提高整體系統(tǒng)的響應(yīng)速率。而10M、100M、10M/100M網(wǎng)卡則屬于人們經(jīng)常購買且常用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這三種產(chǎn)品的價格相差不大。所謂10M/100M自適應(yīng)是指網(wǎng)卡可以與遠端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（集線器或交換機）自動協(xié)商，確定當前的可用速率是10M還是100M。對于通常的文件共享已經(jīng)足夠了，但對于將來可能的語音和視頻等應(yīng)用來說，100M網(wǎng)卡將更利于實時應(yīng)用的傳輸。鑒于10M網(wǎng)卡技術(shù)已經(jīng)擁有的基礎(chǔ)（如以前集線器或交換機等）

圖3.2 XLS408組成框圖3.網(wǎng)絡(luò)接口方面支持8個GE網(wǎng)口以及1個RGMII接口（使用RGMII接口時，，會有一個SGMII接口多余）。4.2個USB2.0的USB口，可工作在HOST或DEVICE模式。5.2個I2C接口。6.2個UART口。7.可工作在end point和root complex兩種模式下的PCI E接口，芯片一共有4條PCI E鏈路，可以配置為1個4X、或2個2X接口、或2個1X接口。3.2.2 XLS408處理器總線信號由圖3.2所示，XLS408具有DDR2、SGMII、RGMII、I2C、USB、UART、用于I/O和ROM的Local bus、PCI E等。而用于XLS408處理器與其他電路的接口信號只使用了網(wǎng)絡(luò)接口SGMII、DDR2、I2C、UART、用于I/O和ROM的Local bus、PCI E等。下面只對使用的信號作詳細說明。(a) SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface )接口
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TP334.7

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 王坤;基于MCU的紋波測試與分析系統(tǒng)設(shè)計[D];湖北工業(yè)大學;2012年

2 鄒亞楠;用于工業(yè)控制系統(tǒng)的安全交換機設(shè)計[D];浙江大學;2013年

本文編號：2635754