面向InfiniBand控制器的PCI Express接口設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，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(guò)InfiniBand總線來(lái)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(lái)來(lái)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(méi)有專(zhuān)用InfiniBand接口，主要通過(guò)PCI Express接口轉(zhuǎn)接主通道適配器（Host Channe

2、l Adapter，HCA）來(lái)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 Exp ress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

3、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) HC A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(xiě)功能鏈路：設(shè)計(jì)配置模塊向HCA發(fā)送配置讀寫(xiě)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

4、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(lái)自 AXI4總線的讀寫(xiě)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(lái)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