網(wǎng)絡(luò)化FPGA控制機(jī)制研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的形態(tài)、需求和服務(wù)已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了飛速創(chuàng)新的時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展離不開網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的支持。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相比，F(xiàn)PGA的可重構(gòu)性強(qiáng)，并且在性能和靈活性上具有良好的折中，這些特性使得FPGA在功能不斷復(fù)雜化的互聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。
　　目前，F(xiàn)PGA被部署到網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，大多會通過PCI接口與更智能的處理器一同工作。這種方式使得可重構(gòu)的數(shù)據(jù)平面 FPGA與主機(jī)中的控制平面緊耦合，喪失了在網(wǎng)絡(luò)中部署

2、的靈活性。另外，分散的管理模式也對 FPGA的管理帶來了很大的難度。針對這些問題，本文提出一種新的在網(wǎng)絡(luò)中使用 FPGA的方法，即網(wǎng)絡(luò)化FPGA(Networked FPGA，可簡稱為NF)，將FPGA作為一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備獨(dú)立地部署在網(wǎng)絡(luò)中，用來靈活地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。同時(shí)，本文還對網(wǎng)絡(luò)化 FPGA的控制機(jī)制進(jìn)行了深入的研究，包括控制模型、管理控制協(xié)議和管理機(jī)制的研究。主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括：
　　（1）提出了網(wǎng)絡(luò)化FPGA的概念，概括總結(jié)

3、了網(wǎng)絡(luò)化FPGA的概念和優(yōu)點(diǎn)，提出了網(wǎng)絡(luò)化FPGA應(yīng)具備的基本功能和基本硬件邏輯。詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)化FP GA的工作原理和流程。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化 FPGA的特點(diǎn)與要求提出了基于四層的控制模型和管理控制協(xié)議的消息結(jié)構(gòu)模型。
　　（2）在四層模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于網(wǎng)絡(luò)化FPGA集中控制器模型，詳細(xì)介紹了控制器的設(shè)計(jì)思想和模型框架、工作原理和流程，介紹了關(guān)鍵的緩存空間的設(shè)計(jì)以及應(yīng)用接口。在消息結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了管理控制協(xié)議——Networ

4、ked FPGA Access And Control Protocol(簡稱為NFAC)，詳細(xì)介紹了NFAC的工作原理和流程，并給出了 NFAC的命令集與命令格式。在控制模型和 NFAC的基礎(chǔ)上提出了網(wǎng)絡(luò)化FPGA的管理機(jī)制，詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)化FPGA的發(fā)現(xiàn)機(jī)制和配置管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)化FPGA的高效管理。
　?。?）基于 NetMagic平臺實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化 FPGA控制模型的原型系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)化 FPGA的硬件實(shí)現(xiàn)和控制機(jī)