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10GE-RapidIO网关的设计与实现

作　者: 张松岭
导　师: 刘云
学　校: 中国舰船研究院
专　业: 计算机系统结构
关键词: RapidIO 万兆以太网 Ethernet-Over-RapidIO 10GE-RapidIO网关
分类号: TP393.05
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着高性能计算系统的不断发展，系统所采用的互联技术对系统整体性能的影响越来越重要。RapidIO是一种高性能的基于包交换的互联技术，具有低延时、高带宽和高可靠性等优点，为高性能计算系统内部互联提供了良好的解决方案。高性能计算系统外部往往使用万兆（10GE）以太网与信号数据采集系统通信。为了实时数据在RapidIO网络与外部的万兆以太网间高效及方便地通信，系统需要提供能将RapidIO数据包和TCP/IP数据包相互转换的网关。本文在研究RapidIO和以太网TCP/IP协议理论的基础上，对于10GE以太网与RapidIO互联网络的数据交换进行了探索研究和试验。本文依照管道网关的设计思想，采用Ethernet-Over-RapidIO技术即将以太网数据包封装进RapidIO数据包中实现以太网数据包在RapidIO网络中的数据传输，设计和实现了基于VxWorks系统的10GE-RapidIO网关。本文的主要工作总结如下：1)本文分析和研究了RapidIO技术，以太网TCP/IP协议以及VxWorks嵌入式操作系统的相关理论知识。对Ethernet-Over-RapidIO技术的可行性及其优缺点进行了分析，提出了一套切实可行的10GE-RapidIO协议转换网关的解决方案。2)在硬件平台上，充分利用资源设计并实现了10GE-RapidIO协议转换网关的软件系统，利用Ethernet-Over-RapidIO管道技术实现了RapidIO以太网模拟器。这种实现方法可以保障用户不必过多的关注于系统底层复杂的强实时RapidIO技术细节而专注于上层应用开发，实现了RapidIO传输数据包和万兆以太网数据包的转换。其最大优点在于可以大大降低用户的应用开发难度和风险，而且用户在移植原有的C代码或者MPI程序时也将易如反掌。3)建立了实验平台，完成了测试实验。实验结果表明：10GE-RapidIO网关在连通性、可靠性和性能上都达到了设计要求。10GE-RapidIO网关能够高效的将万兆以太网数据包与RapidIO数据包进行相互转换，从而实现了万兆以太网与RapidIO技术的无缝集成。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目次  7-10
图表目录  10-11
第一章 绪论  11-15
  1 课题背景及意义  11-12
  2 国内外发展现状  12-13
  3 论文主要工作  13-14
  4 论文组织结构  14
  5 小结  14-15
第二章 管道网关技术分析  15-26
  1 RapidIO 技术简介  15-19
    1.1 RapidIO 规范体系  15-17
    1.2 RapidIO 的包格式  17-18
    1.3 RapidIO 的事务格式与类型  18
    1.4 RapidIO 的节点的标志及其初始化  18-19
    1.5 RapidIO 的消息传递  19
  2 万兆以太网与 TCP/IP 协议  19-21
  3 Ethernet-Over-RapidIO 管道技术  21-22
  4 VxWorks 和 MUX 接口  22-24
  5 小结  24-26
第三章 网关体系结构设计  26-31
  1 网关总体架构  26
  2 网关硬件体系结构  26-30
    2.1 CPU 中央处理单元  27-29
    2.2 以太网接口单元  29
    2.3 高速串行交换单元  29-30
    2.4 万兆以太网接口单元  30
  3 小结  30-31
第四章 网关软件设计  31-50
  1 网关软件系统结构  31-32
  2 RapidIO 底层驱动  32-38
    2.1 HAL 函数模块  32-33
    2.2 基本功能函数模块  33-34
    2.3 枚举函数模块  34-35
    2.4 路由函数模块  35
    2.5 DoorBell 模块  35-36
    2.6 MessageBox 模块  36-37
    2.7 内存映射模块  37-38
  3 以太网模拟器的实现  38-49
    3.1 RapidIO 以太网模拟器基本原理  38-39
    3.2 基于 RapidIO 的网络驱动实现  39-49
  4 小结  49-50
第五章 系统测试及结果  50-55
  1 实验平台的建立  50-51
  2 系统测试  51-54
    2.1 连通性测试  51
    2.2 可靠性测试  51-52
    2.3 性能测试  52-54
  3 小结  54-55
第六章 总结与展望  55-57
  1 总结  55
  2 下一步的工作  55-57
参考文献  57-60
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  60-61
致谢  61-62
详细摘要  62-65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 计算机网络 > 一般性问题 > 网络设备
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