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《湖南大学》 2004年
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吉比特网络中TCP数据流重组与交付的ASIC设计

李飞宇  
【摘要】:随着光纤网络的发展,网络的带宽己达到了吉比特,在今后几年很快就要达到10吉比特甚至数十吉比特。大量事实表明,高速网络中限制终端用户到终端用户之间的瓶颈在于,对网络中TCP流的中止。由于网络终端中的主CPU是一个通用部件,处理协议的能力不强。为了使终端用户能够充分享受广阔带宽资源,要将TCP数据流的处理从主CPU中卸载出来,用专门针对TCP协议处理的ASIC来实现。本文中实现了TCP数据流重组与交付的ASIC前端设计。 首先,根据TCP协议的特点,确定协议处理器的体系结构并进行功能模块划分。该协议处理器中可以容纳三个TCP连接,它由三个连接模块和这三个连接模块所共用的输入状态机、寄存器堆和连接管理模块组成。每个连接模块又包含六个子模块,分别为宏状态机、数据错位模块、存储器、写存储器的控制器、数据包过滤模块和指针产生模块。 在划分功能模块后,用硬件描述语言Verilog-HDL对各模块进行RTL级描述。用ADLC公司的仿真器Active-HDL6.1建立测试平台,验证协议处理器的RTL级模型。 随后,使用Synopsys公司的Design Compiler逻辑综合工具和UMC0.18um的工艺库,把RTL级的协议处理器转换成带有物理信息的门级电路网表。并提取出门级网表的Verilog文件和延时信息文件,在Mentor Graphics公司的仿真器ModelSim SE PLUS 5.8中进行门级电路仿真。验证门级网表形式协议处理器功能的正确性。 最后,为了分析协议处理器中所有路径延时的正确性,用静态时序分析工具Prime Time进行分析。综合分析表明:协议处理器时钟频率可以达到100M,处理TCP数据流的能力可以达到3.2 Gbit网络的线速度。 该协议处理器的设计将原来通过软件方式处理的TCP协议卸载到ASIC上完成,将应用程序与网络分离处理,使终端用户能够享受充分广阔的带宽资源。为我国开发自主知识产权的高层协议芯片提供了坚实的技术基础。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP393.02

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