本文關(guān)鍵詞：高速Infiniband接口研究與實現(xiàn)

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【摘要】：伴隨著新一代無線通信系統(tǒng)的研究的深入,基站網(wǎng)絡可能出現(xiàn)從傳統(tǒng)分布式運算向集中式運算發(fā)展。通信網(wǎng)絡將面臨大數(shù)據(jù)量,高帶寬,低延遲的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的互聯(lián)協(xié)議由于其本身的限制已經(jīng)難以滿足日益增長的需求。Infiniband是克服帶寬與延遲瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。其具有低延遲的通道技術(shù),低開銷的通信方式,高可靠的通信特性,這些優(yōu)勢使得Infiniband成為目前受到關(guān)注的下一代通信系統(tǒng)的接口技術(shù)之一。本文在新一代移動通信系統(tǒng)基站網(wǎng)絡的需求背景下,深入研究了IB接口的工作和控制原理,主要研究內(nèi)容包括:(1)Infiniband協(xié)議架構(gòu)分析,了解其發(fā)展概況,協(xié)議優(yōu)勢,具體的工作層次分配。(2)HCA的控制機制,包括其命令配置接口機制,通信控制機制,進行了深入的分析和討論。(3)基于FPGA的IB接口控制器的實現(xiàn)思路,包括其優(yōu)化的啟動序列,自定義參數(shù)生成等。在此基礎上地構(gòu)建了一種Infiniband接口系統(tǒng),該系統(tǒng)由FPGA,HCA設備組成,系統(tǒng)的一側(cè)由HCA連接著Infiniband子網(wǎng),另一側(cè)為用于緩存通信數(shù)據(jù)的FPGA板載內(nèi)存。其工作方式主要是通過構(gòu)建FPGA內(nèi)部的控制器對HCA進行初始化,配置和控制�？刂破靼珹XI4總線模塊,HCA控制模塊,Queue_buffer模塊,ICM模塊等,以達到使用Infiniband技術(shù)將數(shù)據(jù)處理中心和分布的基站互聯(lián)起來的構(gòu)想。本文在設計過程中使用了規(guī)劃初始化啟動圖案,自定義命令編碼,多級狀態(tài)機控制,通信業(yè)務調(diào)度與中斷等多種優(yōu)化方式從FPGA實現(xiàn)的角度對Infiniband協(xié)議架構(gòu)的部分內(nèi)容進行了設計實現(xiàn),然后分別從模塊的角度與Vivado集成環(huán)境中將功能進行了驗證,最后分析了布局布線后的資源消耗報告,時序分析報告。本文的仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)的各項功能達到了預期目標,時序分析報告表明接口控制器在使用256bit數(shù)據(jù)總線帶寬時,能運行在250MHz時鐘頻率下,滿足40Gb/s級別HCA的吞吐量的需求。整個系統(tǒng)成為一個可用于本文背景下的Infiniband接口。
【關(guān)鍵詞】：Infiniband 主機通道適配器 接口控制器 初始化 通信調(diào)度
【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】：TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 縮略詞表14-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 課題研究背景15-16
• 1.2 Infiniband研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 課題目標及意義18-19
• 1.4 本論文內(nèi)容安排19-21
• 第二章 協(xié)議與機制分析21-34
• 2.1 Infiniband協(xié)議分析21-24
• 2.2 Infiniband通信機制分析24-27
• 2.2.1 Queue的模型24-25
• 2.2.2 地址轉(zhuǎn)換機制25-26
• 2.2.3 RDMA操作26-27
• 2.3 HCA控制機制分析27-29
• 2.4 初始化控制機制29-31
• 2.4.1 HCR的交互規(guī)則30-31
• 2.4.2 HCR的Mailbox機制31
• 2.5 通信控制機制31-33
• 2.5.1 Doorbell機制31-32
• 2.5.2 UAR的交互規(guī)則32-33
• 2.6 本章小節(jié)33-34
• 第三章 接口控制器架構(gòu)設計34-43
• 3.1 接口系統(tǒng)規(guī)劃分析34-35
• 3.2 基于AXI4總線結(jié)構(gòu)的接口控制器設計35-38
• 3.3 地址與Queue分配38-42
• 3.3.1 Queue分配38-39
• 3.3.2 地址分配39-42
• 3.4 本章小節(jié)42-43
• 第四章 模塊詳細設計及驗證43-75
• 4.1 HCA_Controller模塊43-65
• 4.1.1 控制器的總狀態(tài)機44-45
• 4.1.2 頂層控制模塊45-53
• 4.1.3 命令接口處理模塊53-57
• 4.1.4 通信控制調(diào)度模塊57-64
• 4.1.5 總線接口模塊64-65
• 4.2 Queue_Buffer模塊65-68
• 4.2.1 設計概覽65
• 4.2.2 QP處理模塊65-67
• 4.2.3 Eq處理模塊67-68
• 4.2.4 CQ處理模塊68
• 4.3 關(guān)鍵模塊的仿真驗證68-73
• 4.3.1 功能仿真基礎68
• 4.3.2 頂層控制模塊仿真68-71
• 4.3.3 命令接口處理仿真71-73
• 4.3.4 通信控制調(diào)度模塊仿真73
• 4.4 本章小節(jié)73-75
• 第五章 接口控制器集成及驗證75-87
• 5.1 系統(tǒng)集成基礎75
• 5.2 控制器集成驗證方案75-76
• 5.3 HCA配置數(shù)據(jù)流驗證76-79
• 5.3.1 配置數(shù)據(jù)流的概念76-77
• 5.3.2 HCA配置數(shù)據(jù)流仿真結(jié)果77-79
• 5.4 HCA控制字數(shù)據(jù)流驗證79-81
• 5.4.1 控制字數(shù)據(jù)流的概念79-80
• 5.4.2 HCA控制數(shù)據(jù)流仿真結(jié)果80-81
• 5.5 HCA通信數(shù)據(jù)流驗證81-85
• 5.5.1 通信數(shù)據(jù)流概念81-82
• 5.5.2 HCA通信功能仿真結(jié)果82-85
• 5.6 資源消耗與時序分析85-86
• 5.7 本章小結(jié)86-87
• 第六章 結(jié)語87-89
• 6.1 本文工作總結(jié)87
• 6.2 未來展望87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-92

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本文編號：1127970