發(fā)布時間：2020-07-22 20:40

【摘要】：隨著信息化時代的不斷深入與“互聯網+”概念的提出,基于大型數據庫來建設的云平臺對數據處理速度、數據帶寬、系統(tǒng)管理等需求不斷提高。傳統(tǒng)的數據傳輸與管理系統(tǒng)已經遇到了瓶頸,數據帶寬不夠、處理速度不快、系統(tǒng)管理實時性低等問題越來越突出,基于VPX的異構系統(tǒng)能夠有效的解決這些問題,此類系統(tǒng)數據傳輸帶寬大,處理速度快,能有效的滿足航天、醫(yī)療和娛樂等領域的數據處理需求,在電子商務、并行計算、機器學習等方面存在良好的應用前景。本文提出一種基于VPX的高速數據處理與存儲的系統(tǒng),實現了相應的通訊與管理軟件技術。由于該系統(tǒng)單位時間數據處理量大以及對系統(tǒng)進行實時管理,所以系統(tǒng)被設計成了 x86系列CPU+PowerPC+FPGA的異構系統(tǒng)。該系統(tǒng)結合了實時操作系統(tǒng)和非實時操作系統(tǒng)的特點,解決了傳統(tǒng)CPU的處理能力不足的問題,又能通過用戶友好的非實時操作系統(tǒng)對系統(tǒng)進行實時管理。最后本文搭建了測試平臺對系統(tǒng)進行了驗證,結果顯示:讀數據通路的傳輸速度達到了1524MB/s,寫數據通路的傳輸速度達到了 1632MB/s,命令平均響應時間低于4ms,最長響應時間低于10ms,系統(tǒng)在高強度的并行處理以及其它測試方案中未出現異常。各項測試達到指標,驗證了本系統(tǒng)高速率,高并發(fā),高實時性,高準確率等特點。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TP311.52
【圖文】：

對于基于ＷＤＦ的ＰＣＩｅ驅動程序的軟件框架，主要包含了入口函數，ＩＲＰ與逡逑派遣函數關聯，創(chuàng)建對象，中斷處理，即插即用以及硬件訪問等，主要構成已經逡逑在圖４．１２中列出。圖４．１３列出了邋ＰＣＩｅ驅動程序框架的建立流程圖，驅動安裝時逡逑會首先進入入口函數進行驅動對象的初始化和創(chuàng)建，接著進入ＤｅｖｉｃｅＡｄｄ函數設逡逑置邋Ｉ／Ｏ邋傳輸方式，本文采用邋ＷｄｆＤｅｖｉｃｅｌｏＤｉｒｅｃｔ邋方式，即邋ＭＥＴＨＯＤ＿ＩＮ＿ＤＩＲＥＣＴ逡逑和ＭＥＴＨＯＤ＿ＯＵＴ＿ＤＩＲＥＣＴ方式，同時設置并注冊即插即用例程，中斷服務程逡逑序和ＤＰＣ例程，在以及注冊相應的ＩＲＰ的派遣函數，比如本文將ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＲＥＡＤ、逡逑ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＷＲＩＴＥ和ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＤＥＶＩＣＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ與相應的派遣函數進行了關逡逑聯，同時為Ｉ／Ｏ傳輸開辟了一片連續(xù)的物理內存空間，還有在即插即用例程內實逡逑現了邋ＰＣＩｅ地址空間的獲取、內核模式地址和物理地址的關聯與解除以及相應的逡逑內存空間釋放，應用于硬件訪問。最后創(chuàng)建設備對象，中斷對象，Ｉ／Ｏ隊列以及逡逑ＧＵＩＤ接口，ＰＣＩｅ驅動程序的基本框架就建立了。逡逑３６逡逑

應用程序的管理業(yè)務和數據業(yè)務主要工作是對Ｃ＋＋靜態(tài)接口進行調用，對底逡逑層數據的處理，相應的系統(tǒng)邏輯管理以及系統(tǒng)的界面化和可操作化。逡逑本文使用ＭＦＣ作為應用程序界面開發(fā)框架，基本應用程序內部邏輯如圖５．７逡逑所示，應用程序主要進行系統(tǒng)初始化、開啟命令處理線程、建立消息機制對相應逡逑的消息進行處理以及相應的系統(tǒng)安全退出機制。在此值得注意的是ＦＰＧＡ配置單逡逑元的相關操作不能與其它功能并行執(zhí)行，調用ＦＰＧＡ配置命令前必須保證其它系逡逑統(tǒng)命令已經完成，且在配置過程中禁止發(fā)起其它操作，ＦＰＧＡ配置命令包括重構逡逑／鏈路掃描，上傳重構和燒寫ＦＬＡＳＨ，這些操作互相也不能同時進行。逡逑（開始）逡逑■邋Ｉ邋，逡逑初始化接口逡逑連接設備逡逑邐１初始化設備｜邐逡逑！邐重置線程邐獲取目錄線程｜網畚逼遠扢程逡逑！邋｜讀取數據邋ｈ邋Ｉ邋［邋ＦＰＧＡＳＭ＾ｇ邐ｉ邐讀取系統(tǒng)狀態(tài)丨：逡逑＾邐Ｉ「；‘控制＾逡逑二邐Ｉ邋Ｉ￣￣￣＾據線程｜邐入逡逑Ｉ邐｜邐自檢線程邐ｈ邐＼逡逑ｉ…？—…邐；「數據控制線程卜邐＾？？？？？－？………？－…ｊ逡逑ｒ…涵￥理涵…＂］邐｜消，息處Ｔ理函數逡逑１邐「—…ｊ邐；；邐逡逑斷開設備逡逑退出應用程序｜Ｉ丨不能與其它線程并行處理的線程逡逑（結束）逡逑圖５．７應用程序基本邏輯逡逑５４逡逑

動程序開發(fā)。首先本文選擇ＷＤＫ７的ｘ６４邋Ｃｈｅｃｋｅｄ邋Ｂｕｉｌｄ邋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ模式，接著逡逑將編譯路徑定位到驅動程序源碼所在的文件夾目錄，最后著輸入ｂｕｉｌｄ命令，編逡逑譯器出現如圖７．１的打印信息，其中只有３個警告，通過查看ＷＤＫ７的編譯信逡逑息，發(fā)現這３個警告對驅動程序無影響，驅動編譯成功。逡逑ＳＳ邋Ｓ３ＳＳ：邋Ｗｉｎｄｏｗｓ邋Ｗｉｎ７邋ｘ６４邋Ｃｈｅｃｋｅｄ邋Ｂｕｉｌｄ邋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ邐｜邋ｃｚｔ邋［ｊ邋Ｑ邋ｌｔｗ￡３＾｜逡逑圖７．１驅動程序編譯逡逑調試是為了排除存在的問題，讓驅動穩(wěn)定高效的運作。在驅動程序的開發(fā)過逡逑程中可以調用ＫｄＰｒｉｎｔ函數來打印調試信息，ＫｄＰｒｉｎｔ函數的打印信息可以在驅動逡逑的Ｃｈｅｃｋｅｄ版本中看到，但是在最后發(fā)布的Ｆｒｅｅ版本中將被隱藏。ＫｄＰｒｉｎｔ函數逡逑７７逡逑

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本文編號：2766313