本文關鍵詞：面向InfiniBand控制器的PCI Express接口設計實現(xiàn)

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【摘要】：近年來,InfiniBand互連總線技術憑借其高帶寬、低延遲的特點,被廣泛應用于服務器集群等高速數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡中。它將總線網(wǎng)絡化,使得各種功能節(jié)點都可以通過InfiniBand總線來直接交換數(shù)據(jù)。FPGA等節(jié)點也可以加入InfiniBand網(wǎng)絡來來進行諸如基帶信號處理等運算,加速數(shù)據(jù)的生成和轉發(fā)而由于現(xiàn)階段大多數(shù)功能節(jié)點沒有專用InfiniBand接口,主要通過PCI Express接口轉接主通道適配器(Host Channel Adapter,HCA)來接入InfiniBand網(wǎng)絡。本文即研究將FPGA作為一個功能節(jié)點加入InfiniBand網(wǎng)絡。本文的主要工作如下:1.對PCI Express總線進行分析,包括其總線結構,總線事務,路由方式以及配置空間的結構等內(nèi)容。分析HCA的工作方式,介紹基于PCI Express的InfiniBand應用鏈路,鏈路在AXI4總線結構下,包含對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、工作隊列生成和通信數(shù)據(jù)存儲等模塊,這些模塊一起可以實現(xiàn)驅動HCA的基礎功能。2.在深入研究PCIE配置和AXI4數(shù)據(jù)映射原理的基礎上,設計PCI Express接口應用鏈路,鏈路分階段實現(xiàn)對HCA的配置和對InfiniBand總線數(shù)據(jù)流的映射。3.采用Verilog HDL模塊化設計,編寫功能鏈路:設計配置模塊向HCA發(fā)送配置讀寫請求,識別設備并為其分配ID號,探測設備擁有的存儲空間并為其分配數(shù)據(jù)通信地址,配置完成后連通數(shù)據(jù)通信接口;設計AXI4-STREAMIN G到AXI4總線的映射模塊,它將來自AXI4總線的讀寫命令轉換為對應的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包轉換為不同通道的總線交易。4.對設計的鏈路進行仿真測試,并在FPGA平臺上驗證PCIE通信。結果表明,面向InfiniBand控制器的PCI Express的接口設計能實現(xiàn)和HCA的通信,使得FPGA節(jié)點加入InfiniBand網(wǎng)絡總線成為可能。
【關鍵詞】：PCI Express InfiniBand FPGA HCA AXI4
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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的應用技術15-17
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排17-18
• 第二章 PCI Express協(xié)議18-32
• 2.1 PCI Express總線結構18-20
• 2.2 PCI Express總線事務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31-32
• 第三章 基于PCI Express的接口設計32-44
• 3.1 總體結構32-33
• 3.2 HCA結構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43-44
• 第四章 PCI Express接口設計實現(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鏈路模塊設計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鏈路仿真測試64-71
• 4.3.1 pcie_cfg仿真測試65-68
• 4.3.2 mapper仿真測試68-71
• 4.4 PCI Express鏈路硬件驗證71-76
• 4.4.1 IP核設置與修改73-74
• 4.4.2 硬件測試74-76
• 4.5 本章小結76-77
• 第五章 總結與展望77-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-81
• 個人簡歷及攻讀碩士學位期間的研究成果81-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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)接口設計[J];現(xiàn)代電子技術;2011年14期

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

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本文編號：838741