發(fā)布時(shí)間：2017-09-12 18:11

  本文關(guān)鍵詞：面向InfiniBand控制器的PCI Express接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：近年來,InfiniBand互連總線技術(shù)憑借其高帶寬、低延遲的特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于服務(wù)器集群等高速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)中。它將總線網(wǎng)絡(luò)化,使得各種功能節(jié)點(diǎn)都可以通過InfiniBand總線來直接交換數(shù)據(jù)。FPGA等節(jié)點(diǎn)也可以加入InfiniBand網(wǎng)絡(luò)來來進(jìn)行諸如基帶信號(hào)處理等運(yùn)算,加速數(shù)據(jù)的生成和轉(zhuǎn)發(fā)而由于現(xiàn)階段大多數(shù)功能節(jié)點(diǎn)沒有專用InfiniBand接口,主要通過PCI Express接口轉(zhuǎn)接主通道適配器(Host Channel Adapter,HCA)來接入InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。本文即研究將FPGA作為一個(gè)功能節(jié)點(diǎn)加入InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。本文的主要工作如下:1.對(duì)PCI Express總線進(jìn)行分析,包括其總線結(jié)構(gòu),總線事務(wù),路由方式以及配置空間的結(jié)構(gòu)等內(nèi)容。分析HCA的工作方式,介紹基于PCI Express的InfiniBand應(yīng)用鏈路,鏈路在AXI4總線結(jié)構(gòu)下,包含對(duì)HCA的PCIE初始化配置、映射AXI4總線數(shù)據(jù)和PCIE數(shù)據(jù)包、HCA工作指令生成、工作隊(duì)列生成和通信數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等模塊,這些模塊一起可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)HCA的基礎(chǔ)功能。2.在深入研究PCIE配置和AXI4數(shù)據(jù)映射原理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)PCI Express接口應(yīng)用鏈路,鏈路分階段實(shí)現(xiàn)對(duì)HCA的配置和對(duì)InfiniBand總線數(shù)據(jù)流的映射。3.采用Verilog HDL模塊化設(shè)計(jì),編寫功能鏈路:設(shè)計(jì)配置模塊向HCA發(fā)送配置讀寫請(qǐng)求,識(shí)別設(shè)備并為其分配ID號(hào),探測(cè)設(shè)備擁有的存儲(chǔ)空間并為其分配數(shù)據(jù)通信地址,配置完成后連通數(shù)據(jù)通信接口;設(shè)計(jì)AXI4-STREAMIN G到AXI4總線的映射模塊,它將來自AXI4總線的讀寫命令轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的AXI4-STREAMING數(shù)據(jù)包發(fā)送到PCIE IP核,而且將來自PCIE IP核的AXI4-STREAMING包轉(zhuǎn)換為不同通道的總線交易。4.對(duì)設(shè)計(jì)的鏈路進(jìn)行仿真測(cè)試,并在FPGA平臺(tái)上驗(yàn)證PCIE通信。結(jié)果表明,面向InfiniBand控制器的PCI Express的接口設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)和HCA的通信,使得FPGA節(jié)點(diǎn)加入InfiniBand網(wǎng)絡(luò)總線成為可能。
【關(guān)鍵詞】：PCI Express InfiniBand FPGA HCA AXI4
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP336;TP334.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 InfiniBand發(fā)展背景13-15
• 1.2 基于PCI Express的應(yīng)用技術(shù)15-17
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排17-18
• 第二章 PCI Express協(xié)議18-32
• 2.1 PCI Express總線結(jié)構(gòu)18-20
• 2.2 PCI Express總線事務(wù)20-23
• 2.3 PCI Express數(shù)據(jù)傳輸路由23-28
• 2.4 PCI Express配置空間28-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于PCI Express的接口設(shè)計(jì)32-44
• 3.1 總體結(jié)構(gòu)32-33
• 3.2 HCA結(jié)構(gòu)33-38
• 3.2.1 HCR33-35
• 3.2.2 工作空間35-36
• 3.2.3 UAR36-38
• 3.3 子模塊功能38-39
• 3.3.1 HCA_CTRL38
• 3.3.2 Queue_Group38
• 3.3.3 ICM38-39
• 3.3.4 DDR39
• 3.3.5 AXI Interconnect39
• 3.4 PCI Express IP核研究39-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第四章 PCI Express接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)44-77
• 4.1 PCI Express配置和數(shù)據(jù)映射原理44-51
• 4.1.1 PCI Express配置原理44-46
• 4.1.2 AXI4數(shù)據(jù)映射原理46-51
• 4.2 PCI Express鏈路模塊設(shè)計(jì)51-64
• 4.2.1 pcie_cfg模塊52-59
• 4.2.2 mux模塊59
• 4.2.3 mapper模塊59-64
• 4.3 PCI Express鏈路仿真測(cè)試64-71
• 4.3.1 pcie_cfg仿真測(cè)試65-68
• 4.3.2 mapper仿真測(cè)試68-71
• 4.4 PCI Express鏈路硬件驗(yàn)證71-76
• 4.4.1 IP核設(shè)置與修改73-74
• 4.4.2 硬件測(cè)試74-76
• 4.5 本章小結(jié)76-77
• 第五章 總結(jié)與展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-81
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果81-82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 楊子元;包啟亮;王旭;;基于PCIE/104總線的高速數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2011年14期

2 沈輝;張萍;;FPGA在PCI Express總線接口中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年14期

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本文編號(hào)：838741