網(wǎng)絡化FPGA控制機制研究與實現(xiàn).pdf

1、經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，網(wǎng)絡的形態(tài)、需求和服務已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化，互聯(lián)網(wǎng)進入了飛速創(chuàng)新的時代。網(wǎng)絡技術的發(fā)展離不開網(wǎng)絡設備的支持。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡設備相比，F(xiàn)PGA的可重構性強，并且在性能和靈活性上具有良好的折中，這些特性使得FPGA在功能不斷復雜化的互聯(lián)網(wǎng)中得到了廣泛的應用。
　　目前，F(xiàn)PGA被部署到網(wǎng)絡中時，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的數(shù)據(jù)平面 FPGA與主機中的控制平面緊耦合，喪失了在網(wǎng)絡中部署

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)絡中使用 FPGA的方法，即網(wǎng)絡化FPGA(Networked FPGA，可簡稱為NF)，將FPGA作為一種網(wǎng)絡設備獨立地部署在網(wǎng)絡中，用來靈活地實現(xiàn)網(wǎng)絡功能。同時，本文還對網(wǎng)絡化 FPGA的控制機制進行了深入的研究，包括控制模型、管理控制協(xié)議和管理機制的研究。主要工作和創(chuàng)新點包括：
　?。?）提出了網(wǎng)絡化FPGA的概念，概括總結

3、了網(wǎng)絡化FPGA的概念和優(yōu)點，提出了網(wǎng)絡化FPGA應具備的基本功能和基本硬件邏輯。詳細介紹了網(wǎng)絡化FP GA的工作原理和流程。根據(jù)網(wǎng)絡化 FPGA的特點與要求提出了基于四層的控制模型和管理控制協(xié)議的消息結構模型。
　?。?）在四層模型的基礎上，設計了基于網(wǎng)絡化FPGA集中控制器模型，詳細介紹了控制器的設計思想和模型框架、工作原理和流程，介紹了關鍵的緩存空間的設計以及應用接口。在消息結構模型的基礎上設計了管理控制協(xié)議——Networ

4、ked FPGA Access And Control Protocol(簡稱為NFAC)，詳細介紹了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的基礎上提出了網(wǎng)絡化FPGA的管理機制，詳細介紹了網(wǎng)絡化FPGA的發(fā)現(xiàn)機制和配置管理機制，實現(xiàn)對網(wǎng)絡化FPGA的高效管理。
　?。?）基于 NetMagic平臺實現(xiàn)了網(wǎng)絡化 FPGA控制模型的原型系統(tǒng)，詳細介紹了網(wǎng)絡化 FPGA的硬件實現(xiàn)和控制機