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以FPGA實作40Gbps超高速先進先出佇列–緩衝記憶體管理
Thesis

以FPGA實作40Gbps超高速先進先出佇列–緩衝記憶體管理

古竹生
Masters, 國立清華大學, 通訊工程研究所
2007

Abstract

高速交換機 先進先出佇列 緩衝記憶體管理 bank-interleaving
目前OC-192已屬成熟技術並被廣泛使用於網路設備,而隨著頻寬需求量的增加,末端使用者對高速記憶體的需求更形重要。Optical Internetworking Forum已經制定OC-768的規格,IEEE也正對40Gbps與100Gbps 應用於乙太網路做準備,預計於2010年能完成規格撰寫。由此可知目前世界發展趨勢將需要更快速的傳輸設備,而隨著傳輸速度的進步,勢必得有更快速的儲存設備,整體效能才可同步提升,因此我們針對此一需求設計超高速先進先出佇列,為目前領先業界全球第一個採取結合DRAM及On Chip Memory方法的40Gbps佇列,整合低速元件成為高速系統,且符合國際標準,可立即應用於現有SONET系統規格,若能在規格出來前將此系統完成,相信對台灣學術界與產業界是個重要貢獻。 在本篇論文中,將使用可程式化邏輯閘陣列晶片( FPGA)與DDR SDRAM, FPGA裡雖有速度可達40Gbps的記憶體,但容量大小僅有Mega-bit等級,而DDR SDRAM速度相較之下較慢,但容量可達Giga-byte等級,利用輪流分配的方法巧妙結合兩者相反特性,並以bank-interleaving方式將DDR SDRAM流量最大化,即可實作出一個速度可達40Gbps、容量可達Giga-byte等級的超高速佇列,不僅速度快且容量大。本論文首先將會簡介此超高速佇列的理論架構,接著再詳述實作的設計流程,最後將實作結果應用於SONET平台測試,針對結果作說明與討論,並於最後附上記憶體相關控制訊號與實作區塊電路圖。 關鍵字:高速交換機、先進先出佇列、緩衝記憶體管理、bank-interleaving

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