基于EOPCB的MESH互连网络控制系统研究
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随着高性能计算机及互连网络系统对高速互连需求的不断增长,传统的电互连技术已经不能满足高速数据传输的需要,光互连技术应运而生。在对现有的各种光互连系统进行研究和分析的基础上,提出了一种新的基于光波导的互连网络系统,该系统以光波导为高速数据信号的传输媒质底层,加上成熟而灵活性较强的电控制上层,实现了多个芯片间的互连数据传输。作者以一个2×2互连网络为例,对4芯片间互连控制系统进行了软硬件的设计。文中仔细的阐述了这种光互连系统平台的体系结构,包括底层的传输媒质和硬件支持平台的构造,高速电路板设计和实现,以及上层软件控制系统的设计和实现过程,并且在软硬件平台设计时预留出了各种可扩展接口,以方便后期将MESH互连网络向更大规模的设计扩展。最后在此系统平台之上对互连系统进行了仿真和测试,验证了互连系统的正确性和优越性,与此同时也提出了该系统未来的展望和下一步的计划。
摘要 | 第4-5页 |
ABSTRACT | 第5页 |
1.绪论 | 第9-17页 |
1.1 光互连EOPCB 的研究背景和意义 | 第9-10页 |
1.2 光互连的分类 | 第10-12页 |
1.2.1 自由空间光互连 | 第11页 |
1.2.2 波导光互连 | 第11-12页 |
1.3 光互连EOPCB 中的关键器件 | 第12-14页 |
1.4 国内外研究概况 | 第14-15页 |
1.5 论文结构 | 第15-17页 |
2.光互连网络的技术原理及系统结构 | 第17-26页 |
2.1 光互连网络的发展过程 | 第17-18页 |
2.2 高性能计算和光互连网络 | 第18-19页 |
2.3 光互连网络中的关键技术 | 第19-21页 |
2.4 MESH 光互连原理 | 第21-22页 |
2.5 MESH 光互连系统总体结构设计 | 第22-24页 |
2.6 小结 | 第24-26页 |
3.M ESH 互连系统的硬件设计 | 第26-48页 |
3.1 底层光互连传输介质 | 第26-27页 |
3.2 光收发模块 | 第27-32页 |
3.3 处理单元(PE)的数据交换芯片 | 第32-40页 |
3.3.1 芯片具体功能介绍 | 第32-39页 |
3.3.2 VSC3312 交换芯片的引脚功能介绍 | 第39-40页 |
3.4 MESH 互连系统的控制核心 | 第40-44页 |
3.4.1 芯片性能介绍 | 第40-42页 |
3.4.2 MESH 互连系统中单片机的端口及功能应用 | 第42-44页 |
3.5 电平转换及串口通信 | 第44-47页 |
3.5.1 电平转换和电平转换芯片 | 第44-46页 |
3.5.2 用户PC 端与单片机通信连接电路 | 第46-47页 |
3.6 小结 | 第47-48页 |
4.M ESH 互连网络的软件设计 | 第48-60页 |
4.1 控制系统的用户界面设计 | 第48-49页 |
4.2 单片机与PC 机串口通信 | 第49-52页 |
4.2.1 通信方式选择 | 第49-50页 |
4.2.2 87C591 通信波特率设置及通信的设置 | 第50-51页 |
4.2.3 PC 机与87C591 通信软件的设计 | 第51-52页 |
4.3 单片机对交换芯片的控制及相互通信 | 第52-58页 |
4.3.1 单片机的 I2C 数据传输接口 | 第52-53页 |
4.3.2 VSC3312 交换芯片的串行读写 | 第53-54页 |
4.3.3 单片机对 I2C 协议的数据传输的具体实现 | 第54-58页 |
4.4 MESH 互连系统控制流程图 | 第58-59页 |
4.5 小结 | 第59-60页 |
5.M ESH 互连控制系统的测试 | 第60-68页 |
5.1 PC 机端用户控制界面和单片机间数据通信测试 | 第60-61页 |
5.2 单片机对交换芯片间控制功能仿真测试 | 第61-65页 |
5.3 交换芯片与数据芯片间的数据传输跟踪测试 | 第65-66页 |
5.4 输入输出调节功能仿真测试 | 第66页 |
5.5 小结 | 第66-68页 |
6.全文总结 | 第68-70页 |
致谢 | 第70-71页 |
参考文献 | 第71-75页 |
附录1 | 第75-80页 |
附录2 | 第80-93页 |
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