高速infiniband接口研究与实现

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1、Ａ击才４成＊著专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ．／＾＃ｘ—气《魚＾￣＾卢。论支题目高速虹ｆｉｎ化ａｎｄ接口妍究与实现＇’专业学位类别工程硕止学号２０１３２２０１０４２９作者姓名杨庭坚独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

2、究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。１：作者签名＝綺取＾日期＞４年＾月７日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、化用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：橋齡导师签名：＿＿日期：年６月２？日分类号密级注1UDC学位论文高速Infiniband接口研究与实现（题名和副题名）杨

3、庭坚（作者姓名）指导教师林水生教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016年3月25日论文答辩日期2016年5月18日学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。2RESEARCHANDIMPLEMENTIONOFHIGH-SPEEDINFINIBANDINTERFACESYSTEMAMasterDissertationSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajo

4、r:MasterofEngineeringAuthor:TingJianYangAdvisor:Prof.ShuishengLinSchool:SchoolofCommunication&InformationEngineering3摘要摘要伴随着新一代无线通信系统的研究的深入，基站网络可能出现从传统分布式运算向集中式运算发展。通信网络将面临大数据量，高带宽，低延迟的挑战。传统的互联协议由于其本身的限制已经难以满足日益增长的需求。Infiniband是克服带宽与延迟瓶颈的关键技术。其具有低延迟的通道技术，低开销的通信方式，高可靠的通信特性，这些优势使得Infiniband成为目前受到关注

5、的下一代通信系统的接口技术之一。本文在新一代移动通信系统基站网络的需求背景下，深入研究了IB接口的工作和控制原理，主要研究内容包括：（1）Infiniband协议架构分析，了解其发展概况，协议优势，具体的工作层次分配。（2）HCA的控制机制，包括其命令配置接口机制，通信控制机制，进行了深入的分析和讨论。（3）基于FPGA的IB接口控制器的实现思路，包括其优化的启动序列，自定义参数生成等。在此基础上地构建了一种Infiniband接口系统，该系统由FPGA，HCA设备组成，系统的一侧由HCA连接着Infiniband子网，另一侧为用于缓存通信数据的FPGA板载内存。其工作方式主要是通过构建

6、FPGA内部的控制器对HCA进行初始化，配置和控制。控制器包含AXI4总线模块，HCA控制模块，Queue_buffer模块，ICM模块等，以达到使用Infiniband技术将数据处理中心和分布的基站互联起来的构想。本文在设计过程中使用了规划初始化启动图案，自定义命令编码，多级状态机控制，通信业务调度与中断等多种优化方式从FPGA实现的角度对Infiniband协议架构的部分内容进行了设计实现，然后分别从模块的角度与Vivado集成环境中将功能进行了验证，最后分析了布局布线后的资源消耗报告，时序分析报告。本文的仿真结果表明该系统的各项功能达到了预期目标，时序分析报告表明接口控制器在使用2

7、56bit数据总线带宽时，能运行在250MHz时钟频率下，满足40Gb/s级别HCA的吞吐量的需求。整个系统成为一个可用于本文背景下的Infiniband接口。关键词：Infiniband，主机通道适配器，接口控制器，初始化，通信调度IABSTRACTABSTRACTWiththeresearchofthenewgenerationofwirelesscommunicationsystems,basestationnetworkma