一种用于高速通信的虚拟ddr存储器设计及其fpga实现

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一种用于高速通信的虚拟DDR存储器设计及其FPGA实现贺彦军李占才王沁(北京科技大学计算机系，北京100083)E-mail：wfhyj@tom．corn摘要机群系统中，互连网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响，传统互联网络适配器基本上基于PCI接口，节点出口带宽理论上限l32MB／s口1。论文提出虚拟DDR(DoubleDataRateSDRAM)存储器这一概念，定义了虚拟DDR存储器的行为，并将其用于基于DDR内存接I=／的互联网络适配

2、器中，该互联网络适配器在主板时钟频率100MHz时，节点带宽上限达到16OMB／s，带宽比基于PCI接I=／提高了l2倍。基于FPGA的实现验证了虚拟DDR存储器及建立其上的网络适配器的可行性和正确性。关键词机群互联网络DDR接I=／n’GA文章编号l0o2—8331一(20o5)13—0113—04文献标识码A中图分类号TP393．03DesignofVirtualDDRSDRAMUsedforHighSpeedCommunicationsandItsImplementationwithFPGA

3、一∞＼皇一静HeYanjunLiZhancaiWangQin(ComputerDepartment，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083)Abstract：Inclustersystem，theinterconnectionnetworkiscriticaltotlleperformanceoftheclustersystem．Thetraditionalnetworkinterfacecardisalmostallbasedo

4、nPCIinterface，soitsmaximaloutputbandwidthis132MB／s【l】intheory．ThispaperputsforwardanewconceptofavirtualDDR(DoubleDataRateSDRAM)memory，definesitsactionsandappliesittoaninterconnectionnetworkinterfacecardbasedonDDRinterface．Atafrequencyof1OMHz，tllemaxim

5、alnodeoutr'utbandwidtll0fthisinterconnectionnetworkinterfacecardhasreached1600MB／s，whichis12timesfasterthanthecardbasedonPCIinterface．TheimplementationbasedonaFPGAchiphasverifiedthefeasibilityandthecorrectnessoftheintereonnectionnetworkinterfacecardbu

6、iltonthevirtualDDRmemory，andverifiedthememoryitself．Keywords：cluster，interconnectionnetwork，DDRinterface，FPGA1引言321)0～旧，机群系统中互联网络性能对整个机群系统的性能有着至关重要的影响，通常提高互联网络的性能可以从三个方面进行考虑，一是提高网络接口卡的出口带宽，传统的互联网络适配1600MB／s器都基于PCI总线规范；二是采用高传输率的传输介质，目前高速网络中都使用光纤作为传输介质，

7、速率可以达到l～528MB，s10Gbps；三是研究高效率的网络协议和网络接口卡驱动程序，t，s圈当前机群系统都是通过短消息和消息块机制进行通信。这三个方面中，网络节点出口带宽是最主要的性能瓶颈，普通PCI总龀龀黜iHtsz10604MbitHsz20604MbitHsz线的性能一般为132MB／s(32bits@33MHz)，最高也只能达到图1PCI与DDR带宽比较528MB／s(64bits@66MHz)，如图l所示。PC中CPU和主存的交互速度最快，当前，普通PC中DDR20o的带宽也达到了

8、论文就这一问题作一探讨。由于是要插在DDR内存插槽上的l600MB／s(64bits@l0oMHz)，DDR400的带宽更高达320oMB／s但又与普通内存条设备有区别，称其为虚拟DDR存储器，文中(64bits@20oMHz)。所以，如果基于DDR内存接口实现高速互2-3小节有更进一步的描述。鉴于ASIC的成本较高且开发周联网络将极大地提高机群系统通信的性能。期较长，论文采用高端FPGA来实现这一接口。若要通过DDR目前，关于DDR内存插槽的网络接口还没有见著于文献，内存接口来实