基于VPX的异构系统的通讯和管理技术研究

发布时间：2020-07-22 20:40

【摘要】：随着信息化时代的不断深入与“互联网+”概念的提出,基于大型数据库来建设的云平台对数据处理速度、数据带宽、系统管理等需求不断提高。传统的数据传输与管理系统已经遇到了瓶颈,数据带宽不够、处理速度不快、系统管理实时性低等问题越来越突出,基于VPX的异构系统能够有效的解决这些问题,此类系统数据传输带宽大,处理速度快,能有效的满足航天、医疗和娱乐等领域的数据处理需求,在电子商务、并行计算、机器学习等方面存在良好的应用前景。本文提出一种基于VPX的高速数据处理与存储的系统,实现了相应的通讯与管理软件技术。由于该系统单位时间数据处理量大以及对系统进行实时管理,所以系统被设计成了 x86系列CPU+PowerPC+FPGA的异构系统。该系统结合了实时操作系统和非实时操作系统的特点,解决了传统CPU的处理能力不足的问题,又能通过用户友好的非实时操作系统对系统进行实时管理。最后本文搭建了测试平台对系统进行了验证,结果显示:读数据通路的传输速度达到了1524MB/s,写数据通路的传输速度达到了 1632MB/s,命令平均响应时间低于4ms,最长响应时间低于10ms,系统在高强度的并行处理以及其它测试方案中未出现异常。各项测试达到指标,验证了本系统高速率,高并发,高实时性,高准确率等特点。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：

对于基于ＷＤＦ的ＰＣＩｅ驱动程序的软件框架，主要包含了入口函数，ＩＲＰ与逡逑派遣函数关联，创建对象，中断处理，即插即用以及硬件访问等，主要构成已经逡逑在图４．１２中列出。图４．１３列出了邋ＰＣＩｅ驱动程序框架的建立流程图，驱动安装时逡逑会首先进入入口函数进行驱动对象的初始化和创建，接着进入ＤｅｖｉｃｅＡｄｄ函数设逡逑置邋Ｉ／Ｏ邋传输方式，本文采用邋ＷｄｆＤｅｖｉｃｅｌｏＤｉｒｅｃｔ邋方式，即邋ＭＥＴＨＯＤ＿ＩＮ＿ＤＩＲＥＣＴ逡逑和ＭＥＴＨＯＤ＿ＯＵＴ＿ＤＩＲＥＣＴ方式，同时设置并注册即插即用例程，中断服务程逡逑序和ＤＰＣ例程，在以及注册相应的ＩＲＰ的派遣函数，比如本文将ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＲＥＡＤ、逡逑ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＷＲＩＴＥ和ＩＲＰ＿ＭＪ＿ＤＥＶＩＣＥ＿ＣＯＮＴＲＯＬ与相应的派遣函数进行了关逡逑联，同时为Ｉ／Ｏ传输开辟了一片连续的物理内存空间，还有在即插即用例程内实逡逑现了邋ＰＣＩｅ地址空间的获取、内核模式地址和物理地址的关联与解除以及相应的逡逑内存空间释放，应用于硬件访问。最后创建设备对象，中断对象，Ｉ／Ｏ队列以及逡逑ＧＵＩＤ接口，ＰＣＩｅ驱动程序的基本框架就建立了。逡逑３６逡逑

应用程序的管理业务和数据业务主要工作是对Ｃ＋＋静态接口进行调用，对底逡逑层数据的处理，相应的系统逻辑管理以及系统的界面化和可操作化。逡逑本文使用ＭＦＣ作为应用程序界面开发框架，基本应用程序内部逻辑如图５．７逡逑所示，应用程序主要进行系统初始化、开启命令处理线程、建立消息机制对相应逡逑的消息进行处理以及相应的系统安全退出机制。在此值得注意的是ＦＰＧＡ配置单逡逑元的相关操作不能与其它功能并行执行，调用ＦＰＧＡ配置命令前必须保证其它系逡逑统命令已经完成，且在配置过程中禁止发起其它操作，ＦＰＧＡ配置命令包括重构逡逑／链路扫描，上传重构和烧写ＦＬＡＳＨ，这些操作互相也不能同时进行。逡逑（开始）逡逑■邋Ｉ邋，逡逑初始化接口逡逑连接设备逡逑逦１初始化设备｜逦逡逑！逦重置线程逦获取目录线程｜网畚逼远扢程逡逑！邋｜读取数据邋ｈ邋Ｉ邋［邋ＦＰＧＡＳＭ＾ｇ逦ｉ逦读取系统状态丨：逡逑＾逦Ｉ「；‘控制＾逡逑二逦Ｉ邋Ｉ￣￣￣＾据线程｜逦入逡逑Ｉ逦｜逦自检线程逦ｈ逦＼逡逑ｉ…？—…逦；「数据控制线程卜逦＾？？？？？－？………？－…ｊ逡逑ｒ…涵￥理涵…＂］逦｜消，息处Ｔ理函数逡逑１逦「—…ｊ逦；；逦逡逑断开设备逡逑退出应用程序｜Ｉ丨不能与其它线程并行处理的线程逡逑（结束）逡逑图５．７应用程序基本逻辑逡逑５４逡逑

动程序开发。首先本文选择ＷＤＫ７的ｘ６４邋Ｃｈｅｃｋｅｄ邋Ｂｕｉｌｄ邋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ模式，接着逡逑将编译路径定位到驱动程序源码所在的文件夹目录，最后着输入ｂｕｉｌｄ命令，编逡逑译器出现如图７．１的打印信息，其中只有３个警告，通过查看ＷＤＫ７的编译信逡逑息，发现这３个警告对驱动程序无影响，驱动编译成功。逡逑ＳＳ邋Ｓ３ＳＳ：邋Ｗｉｎｄｏｗｓ邋Ｗｉｎ７邋ｘ６４邋Ｃｈｅｃｋｅｄ邋Ｂｕｉｌｄ邋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ逦｜邋ｃｚｔ邋［ｊ邋Ｑ邋ｌｔｗ￡３＾｜逡逑图７．１驱动程序编译逡逑调试是为了排除存在的问题，让驱动稳定高效的运作。在驱动程序的开发过逡逑程中可以调用ＫｄＰｒｉｎｔ函数来打印调试信息，ＫｄＰｒｉｎｔ函数的打印信息可以在驱动逡逑的Ｃｈｅｃｋｅｄ版本中看到，但是在最后发布的Ｆｒｅｅ版本中将被隐藏。ＫｄＰｒｉｎｔ函数逡逑７７逡逑

【参考文献】

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本文编号：2766313