高速数据分发系统的设计与实现
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摘要
本论文讨论了PCI总线技术,新一代高速互连总线技术——StarFabtic技术以及光纤传输技术。并以这些理论技术为基础,实现了高速数据分发系统。数据分发系统的核心技术是新一代的互连总线技术——StarFabtic技术,而不是传统的PCI总线技术。互连总线技术与传统总线技术相比,有一个根本性的变革:就是“Switch Fabric”概念的出现。Switch Fabric是利用新一代开关器件结合交叉分组技术实现的一种交叉开关网络,系统中多个点到点的通信链路被组织在一起,最终能够实现所有芯片或模块间的任意互连和并发传输,系统带宽从而成倍的增加。
在课题研究期间,在硬件上完成了高速数据分发系统中的综合射频前端模拟器和StarFbric数据分发接口板设计及实现,并用所设计的硬件模块,加上多端口高速交换模块、信号处理模块和PC终端实现了一个基于StarFabric技术的高速数据分发系统。作者的主要工作包括:
1.设计了综合射频前端模拟器板,完成硬件调试并能正常工作。
2.设计了StarFbric数据分发接口板,完成硬件调试并能正常工作。
3.用VHDL语言完成StarFbric接口板上FPGA内部4路数据收发模块设计,与PCI9054局部总线接口的模块设计(其中包括PCI 9054配置模块设计,DMA控制和DMA数据传输的功能模块设计)。
4.完成StarFbric数据分发系统的调试,最终系统能以DMA的方式分发数据,且系统能够稳定工作。
5.采用环测法,完成数据分发系统数据传输延迟和系统带宽指标的测试。
The dissertation discusses the technology of PCI bus, new generation technology of high speed interconnect bus——StarFabric technology and fiber transmission technology. Based on these theoretics and technology, achieved high speed data-distribution system. The key technology of high speed data-distribution system is not traditional PCI bus technology, but new generation of interconnect bus technology——StarFabric technology. Compared with the traditional bus technology ,the interconnect bus technology has taken a revolutionary change ,that is ,the appearance of the concept of switch fabric. Switch fabric is a network of alternate switches, which are realized by using the new generation of switches with the technology of alternate switches grouping. In the system, various point-to-point communication links are organized together and ultimately bring about the arbitrary interconnect and concomitant transmission of all the chips or the modules, thus widening the band by times. Durning study of the subject, realizating comprehensive RF front-end simulator and starfabric data-distributed interface module in hardware. Moreover, it elaborates the achievement of a system of data-distributed based on starfabric technology, by designing hardware modules, multi-entrance high-speed switch module, signal processing module and PC terminal. The author’s main work well:
1. Designed a comprehensive simulator align RF, finished debugging of hardware and simulator can work.
2. Designed starfabric data-distributed interface module, finished debugging of hardware and starfabric data-distributed interface module can work.
3. Used VHDL to design 4-route data-distributed modules in FPGA on starfabric data-distributed interface module and module of PCI 9054 Local interface, including PCI9054 configuration module, the function module of DMA control and the data transmission module of DMA.
4. achieving the debugging of system, and the system can operate on DMA mode
在课题研究期间,在硬件上完成了高速数据分发系统中的综合射频前端模拟器和StarFbric数据分发接口板设计及实现,并用所设计的硬件模块,加上多端口高速交换模块、信号处理模块和PC终端实现了一个基于StarFabric技术的高速数据分发系统。作者的主要工作包括:
1.设计了综合射频前端模拟器板,完成硬件调试并能正常工作。
2.设计了StarFbric数据分发接口板,完成硬件调试并能正常工作。
3.用VHDL语言完成StarFbric接口板上FPGA内部4路数据收发模块设计,与PCI9054局部总线接口的模块设计(其中包括PCI 9054配置模块设计,DMA控制和DMA数据传输的功能模块设计)。
4.完成StarFbric数据分发系统的调试,最终系统能以DMA的方式分发数据,且系统能够稳定工作。
5.采用环测法,完成数据分发系统数据传输延迟和系统带宽指标的测试。
The dissertation discusses the technology of PCI bus, new generation technology of high speed interconnect bus——StarFabric technology and fiber transmission technology. Based on these theoretics and technology, achieved high speed data-distribution system. The key technology of high speed data-distribution system is not traditional PCI bus technology, but new generation of interconnect bus technology——StarFabric technology. Compared with the traditional bus technology ,the interconnect bus technology has taken a revolutionary change ,that is ,the appearance of the concept of switch fabric. Switch fabric is a network of alternate switches, which are realized by using the new generation of switches with the technology of alternate switches grouping. In the system, various point-to-point communication links are organized together and ultimately bring about the arbitrary interconnect and concomitant transmission of all the chips or the modules, thus widening the band by times. Durning study of the subject, realizating comprehensive RF front-end simulator and starfabric data-distributed interface module in hardware. Moreover, it elaborates the achievement of a system of data-distributed based on starfabric technology, by designing hardware modules, multi-entrance high-speed switch module, signal processing module and PC terminal. The author’s main work well:
1. Designed a comprehensive simulator align RF, finished debugging of hardware and simulator can work.
2. Designed starfabric data-distributed interface module, finished debugging of hardware and starfabric data-distributed interface module can work.
3. Used VHDL to design 4-route data-distributed modules in FPGA on starfabric data-distributed interface module and module of PCI 9054 Local interface, including PCI9054 configuration module, the function module of DMA control and the data transmission module of DMA.
4. achieving the debugging of system, and the system can operate on DMA mode
引文
[1] 姜震,熊华钢等,未来航空电子高速数据总线技术的研究,电光与控制,2002,Vol.9(3):18-22.
[2] 罗志强,航空电子综合化系统,北京:北京航空航天大学出版社,1990。
[3] 江帆,鞠建波等,综合航空电子系统新技术研究,现代电子技术,2003 年第 20 期总第163 期:32-33。
[4] 袁晓晗,航空电子综合核心处理技术研究,航空电子技术,2004,Vol.35 (3) :6-10。
[5] 陈丽华,潘键等,新型总线技术——RACEway 和 RapidIO 概述,计算机工程,2003,Vol.29 (14):5-8。
[6] 尹亚明,李琼等,新型高性能 RapidIO 互连技术研究,计算机工程与科学,2004,Vol.26(12):85-88。
[7] 张如花,新型计算机总线技术 PCI Express,高性能计算机技术,2003 年第 4 期总第 163期:16-21。
[8] 倪永军,InfiniBand 技术分析与应用研究,计算机应用研究,2003 年第 12 期:4-6。
[9] 尹勇,李宇,PCI 总线设备开发宝典,北京:北京航空航天大学出版社,2005。
[10] 戴紫彬,孙万忠等,PCI 9054 局部总线设计及应用,微电子学与计算机,2003 年第 8期:122-124。
[11] ANSI/VITA,American National Standard for RACEway Interlink,1999。
[12] Ben Ames,Switch-Fabric Vendors Race Toward Military Electronics Applications ,Military&Aerospace Electronics,April 2004:21-22。
[13] 裘嵘,郭御风等,新型高性能互连技术——HyperTransport 研究,计算机应用研究,2004年第 5 期:258-260。
[14] 戴浩,徐美华等,第三代 IO 总线结构(3GIO)的研究,上海大学学报,2003,Vol.9(2):118-122。
[15] RapidIO Trade Assciation, RapidIO Interconnect Specification Revision1.2,June,2002。
[16] 李贵山,陈金鹏,PCI 局部总线及应用,西安:西安电子科技大学出版社,2003。
[17] StarFabric Trade Association,StarFabric Architecture Specification Revision 1.0,June 10,2002。
[18] StarGen,SG2010 PCI-to- StarFabric Bridge Hardware Reference Mamual,Ocotober 2004。
[19] StarGen,SG1010 Switch Hardware Reference Mamual,Ocotober 2004。
[20] StarGen,Fabric Programmer’s Mamual Revision1.2,April 2004。
[21] 王强,林小莉,PCI 总线数据传输瓶颈分析及其解决方案,高性能计算技术,2003 年第4 期总第 163 期:34-37。
[2] 罗志强,航空电子综合化系统,北京:北京航空航天大学出版社,1990。
[3] 江帆,鞠建波等,综合航空电子系统新技术研究,现代电子技术,2003 年第 20 期总第163 期:32-33。
[4] 袁晓晗,航空电子综合核心处理技术研究,航空电子技术,2004,Vol.35 (3) :6-10。
[5] 陈丽华,潘键等,新型总线技术——RACEway 和 RapidIO 概述,计算机工程,2003,Vol.29 (14):5-8。
[6] 尹亚明,李琼等,新型高性能 RapidIO 互连技术研究,计算机工程与科学,2004,Vol.26(12):85-88。
[7] 张如花,新型计算机总线技术 PCI Express,高性能计算机技术,2003 年第 4 期总第 163期:16-21。
[8] 倪永军,InfiniBand 技术分析与应用研究,计算机应用研究,2003 年第 12 期:4-6。
[9] 尹勇,李宇,PCI 总线设备开发宝典,北京:北京航空航天大学出版社,2005。
[10] 戴紫彬,孙万忠等,PCI 9054 局部总线设计及应用,微电子学与计算机,2003 年第 8期:122-124。
[11] ANSI/VITA,American National Standard for RACEway Interlink,1999。
[12] Ben Ames,Switch-Fabric Vendors Race Toward Military Electronics Applications ,Military&Aerospace Electronics,April 2004:21-22。
[13] 裘嵘,郭御风等,新型高性能互连技术——HyperTransport 研究,计算机应用研究,2004年第 5 期:258-260。
[14] 戴浩,徐美华等,第三代 IO 总线结构(3GIO)的研究,上海大学学报,2003,Vol.9(2):118-122。
[15] RapidIO Trade Assciation, RapidIO Interconnect Specification Revision1.2,June,2002。
[16] 李贵山,陈金鹏,PCI 局部总线及应用,西安:西安电子科技大学出版社,2003。
[17] StarFabric Trade Association,StarFabric Architecture Specification Revision 1.0,June 10,2002。
[18] StarGen,SG2010 PCI-to- StarFabric Bridge Hardware Reference Mamual,Ocotober 2004。
[19] StarGen,SG1010 Switch Hardware Reference Mamual,Ocotober 2004。
[20] StarGen,Fabric Programmer’s Mamual Revision1.2,April 2004。
[21] 王强,林小莉,PCI 总线数据传输瓶颈分析及其解决方案,高性能计算技术,2003 年第4 期总第 163 期:34-37。