基于PCIE接口的網(wǎng)卡硬件設計.pdf

1、隨著信息時代的到來,高吞吐量的網(wǎng)絡被廣泛應用于社會生活、科研工作等各個方面。使用傳統(tǒng)網(wǎng)卡收發(fā)信息,CPU占有率較高,甚至高達100％,導致系統(tǒng)無法進行其它方面的工作。而且傳統(tǒng)的網(wǎng)卡目前普遍采用的是ISA、PCI、PCIX總線接口?？偩€雖結構簡單、成本低、設計簡單,但并行總線無法連接更多的設備,當連接多個設備時,總線有效帶寬將大幅降低,傳輸速率變慢；而且頻率過高,線間干擾將影響系統(tǒng)的正常工作。
　　 目前推出的PCI E總線是一種

2、新型串行點對點I/O總線體系,使用的是雙單工、點對點技術,總線數(shù)量明顯減少,而且采用差分傳輸方式,使得線間干擾大大降低,速率高可達5.0Gb/s。使用該總線的網(wǎng)卡能適應更高速度、更高帶寬網(wǎng)絡的需要。
　　 本論文詳細介紹了網(wǎng)卡的發(fā)展、網(wǎng)卡的原理和功能,將網(wǎng)絡處理器XLS408與智能化的硬件模塊(PCI E總線模塊、溫度模塊、電源模塊以及冗余FLASH加載模塊等)相結合,設計出PCI E總線千兆網(wǎng)卡。在網(wǎng)卡的硬件設計中,對不同的單

3、元模塊提出了多種方案的對比,論述了各自方案的優(yōu)劣,同時討論了提高系統(tǒng)信號完整性的阻抗匹配與電源同步管理等關鍵技術。
　　 所設計的網(wǎng)卡通過實際運行,驗證其硬件電路具有以下特點:
　　 1.高性能、高密度的XLS408網(wǎng)絡處理器,其內置硬件加解密加速器(安全引擎)、壓縮解壓加速器(壓縮引擎)、硬件網(wǎng)絡加速器等,增強了系統(tǒng)的安全性能,提高了網(wǎng)卡對數(shù)據(jù)的處理能力。
　　 2.FLASH加載采用冗余設計思想,增強了系統(tǒng)的

4、可靠性。
　　 3.阻抗匹配技術以及大量的使用電容、電感和磁珠大大提高了系統(tǒng)的信號完整性。
　　 4.電源模塊同步工作方式大大減少電源產(chǎn)生的EMI干擾。
　　 5.具有片上溫度報警系統(tǒng),當溫度超過限定值,網(wǎng)卡會自動減小業(yè)務量或停止工作等,從而使網(wǎng)卡具有過溫保護功能。
　　 6.采用PCI E差分串行總線傳輸,既防止總線之間的串擾,同時又提高了傳輸速度,而且其供電電壓低,降低了功耗。
　　 7.網(wǎng)卡