FPGA在超级服务器中的应用研究

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1、西北工业大学硕士学位论文摘要超级服务器(也叫刀片服务器)的研究和设计实现了大量数据存储和高性能计算的需求，它应用ISCSI协议，通过TCP／IP实现网络存储。本文重点放在超级服务器中刀片的方案设计上，通过使用Xilinx的FPGA(FieldProgrammableGateArray)芯片，来实现PCI桥(Intel21154PCIbridge)与Flash的数据传输，主要是根据PCI2．3协议实现PCI芯片内核，完成了PCI桥对PCI从设备的三种地址空间(配置空间、memory空间和I／O空间)的访问。由于每个刀片没有单独的硬盘，所有刀片的启动都是通过TargetServer(管理服

2、务器)远程启动的。刀片是通过imel网卡芯片与TargetServer进行通信的。让刀片能从TargetServer中接收操作系统的镜像数据，必须在接收数据前完成intel网卡芯片的初始化和驱动加载。本文采用intel21154+FPGAⅨilinx公司)+Flash(华邦winbond39L010)来实现，在Flash中烧录intel网卡芯片的初始化和驱动装载程序，由刀片在系统加电时加载Flash中的程序到系统内存中，完成intel网卡芯片的初始化和驱动，这样刀片就能从TargetServer中接收数据了。由于PCI桥(intel21154)是PCI局部总线，而Flash是标准的数据

3、总线，这就存在数据总线转换的问题，本文解决的方案是通过FPGA完成PCI桥(intol21154)与Flash之间的通信。通过试验和测试，以上方案是可行的，已经在香港星盈科技有限公司s系列的超级服务器中使用，S系列的超级服务器通过长达5个月的测试，都比较稳定和健壮。FPGA设计采用的软件开发平台是Xilinx的ISE5．2和仿真工具ModelsimXe5．6，ISE5．2完成Verilog代码的编辑、编译、仿真、综合、布线、映射、下载，ModelsimXe5．6主要完成系统的功能仿真和延时仿真。关键词：FPGA；PCI；VHDL；Verilog；PCI主设备：PCI从设备西北工业大学颧

4、士学位论文AbstractWiththedesignandresearchonsuperserver,massdatastorageandhighperformancecalculationissolved．ItUSeSISCSIandTCP／IPprotocoltostorenetworkdata．Theemphasesofthepaperisthebladedesignofsuperserver．UsingFPGAchipofXilinxcompany，thepaperhascompletedthedatatransmissionbetweenIntel21154PCIbridge

5、andflashchip，Based011thePCIprocotol,thepaperhascompletedPCIIPkernel．Andalso，thePCItargetdeviceCallaccessthreeaddressspace(configurationspacd、memoryspaceandI／0space)．BecauseeveryBladehasrioharddisk，theBladeiSstartedaccordingtothetargetserver．TheBladeusesintelnetworkcardtoconnectthetargetserver．Fo

6、rthesakeofreceivingOSdatafromthetargetserver,intelnetworkcardhastobeinitializedbeforereceivingdata．Thepaperusesintel21154PCIbridge、FPGA(Xilinxcompany)andFlashtofinishmefunction．ThedriversoftwareiswrittenintotheFlash，WhentheBladeiSstarted，thedriversoftwareiSloadedinthesystemmemorytofinishtheiniti

7、alizationanddrivingoftheintelnetworkcard．HencetheBladecanreceiveOSdatafromthetargetserver．BecausethePCIbridgeisPCIlocalbus，whileFlashisstandardbus，theconversionbetweenPCIbridgeandFlashisadifficultproblem．Accordingtothetest．t