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板級光互連協議研究與FPGA實現

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標簽: 板級光互連協議研究與FPGA實現

板級光互連協議研究與FPGA實現

隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來,傳統的高速電互連技術面臨著越來越嚴重的瓶頸問題,而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優勢,成為未來電互連的理想替代者,也成為科學研究的熱點問題。目前,由OIF(Optical  Intemetworking  Forum,光網絡論壇)論壇提出的甚短距離光互連協議,主要面向主干網,其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要,因此,研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協議具有非常重要的研究意義。  本論文將協議功能分為數據鏈路層和物理層來設計,鏈路層功能包括了協議原語設計,數據幀格式和數據傳輸流程設計,流量控制機制設計,協議通道初始化設計,錯誤檢測機制設計和空閑字符產生、時鐘補償方式設計;物理層功能包含了數據的串化和解串功能,多通道情況下的綁定功能,數據編解碼功能等。  然后,文章采用FPGA(Field  Programmable  Gate  Array,現場可編程門陣列)技術實現了定制協議的單通道模式。重點是數據鏈路層的實現,物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual  Property,知識產權)——RocketIO來實現。實現的過程中,采用了Xilinx公司的ISE(Integrated  System  Environment,集成開發環境)開發流程,使用的設計工具包括:ISE,ModelSim,Synplify  Pro,ChipScope等。  最后,本文對實現的協議進行了軟件仿真和上扳測試,訪真和測試結果表明,實現的單通道模式,支持的最高串行頻率達到3.5GHz,完全滿足了光互連驗證系統初期的要求,同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質量良好,表明對物理層IP的定制是成功的。

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