交換機數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的功能設(shè)計與驗證.pdf

1、FC協(xié)議是美國國家標準學(xué)會制定的高速串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，是結(jié)合了通道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點開發(fā)出來的。由于高帶寬、高傳輸速率、長距離傳輸、高可靠性以及可擴展性等優(yōu)點，F(xiàn)C技術(shù)已經(jīng)在SAN中替代了傳統(tǒng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，成為了新一代的數(shù)據(jù)傳輸標準。
　　作為SAN的核心組成部分，F(xiàn)C交換機是以光纖作為傳輸媒介，完成FC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各節(jié)點的信息交換功能的設(shè)備，具有速度快、抗干擾能力強等優(yōu)點。FC交換機的性能好壞將直接影響到整個SAN的功能。

2、
　　本文的主要工作是設(shè)計并實現(xiàn)了FC交換機芯片的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，并對其功能的正確性進行了驗證。
　　本文首先對FC協(xié)議進行了深入的分析，介紹了FC交換機芯片的整體架構(gòu)，重點對FC交換機芯片中數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計方案進行了討論。交換技術(shù)的選擇和交換結(jié)構(gòu)的選擇是數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)設(shè)計時首要解決的問題。主流的交換技術(shù)有兩種：電路交換和包交換。根據(jù)該芯片的應(yīng)用需求，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)確定了選用包交換技術(shù)。在交換結(jié)構(gòu)的選擇上，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)選擇了包交

3、換技術(shù)中交叉開關(guān)型的交換結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)不但可以滿足任意數(shù)目的輸入端口與任意數(shù)目的輸出端口互連，還可以提供多個不同端口在數(shù)據(jù)傳輸時的同步無干擾。
　　在確定了數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計方案后，本文按照數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)中的流向?qū)?shù)據(jù)交換系統(tǒng)中每一個功能模塊的詳細設(shè)計過程進行了介紹。由于包交換技術(shù)的特點是存儲轉(zhuǎn)發(fā)，所以在交換系統(tǒng)中設(shè)置有對應(yīng)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用以存儲進入數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，調(diào)度器會其進行數(shù)據(jù)信息的分析，通過路由

4、表的查詢來確定數(shù)據(jù)的目的端口并將其轉(zhuǎn)發(fā)至該目的端口。
　　為了驗證數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)設(shè)計的正確性，本文采用仿真的方法對數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)進行了模塊級驗證以及虛擬平臺驗證。從仿真的結(jié)果中可以看出，數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)實現(xiàn)了基本的交換功能和一些拓展性功能，驗證結(jié)果達到了預(yù)期，但是這對于數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的驗證還遠遠不夠。該設(shè)計在模塊級驗證以及虛擬平臺驗證時只完成了定向測試，而且還沒有經(jīng)過基于 FPGA平臺的驗證，因此需要在后期的工作中不斷優(yōu)化與完善。