Design, implementation and verification of a high-speed on-chip packet switch
Yüksek hızlı yonga üstü paket anahtarı tasarımı, gerçekleştirimi ve doğrulaması
- Tez No: 720521
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞENAN ECE SCHMİDT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Bu tezde, yüksek hat hızlarında System on Chip (SoC) platformlarındaki modülleri birbirine bağlamak için bir yonga üstü paket anahtar mimarisi önerilmiştir. Önerilen yonga üstü anahtar için özel hedef uygulama, donanım hızlandırmalı bulut bilişim sistemleridir. Bu amaçla, FPGA üzerinde donanım hızlandırıcıları uygulayan heterojen bulut veri merkezlerinde FPGA Hızlandırıcı Kartları (FAC) kullanılmaktadır. Bulut kullanıcısından gelen veriler hızlandırıcılara getirilir ve FAC üzerindeki yüksek hızlı Ethernet Arayüzleri aracılıgıyla işlendikten sonra teslim edilir. FPGA, bulut hizmetlerini desteklemek için bellek modülleri ve SoC işlemcisi gibi başka modüllere sahiptir. Bu amaçla, heterojen arayüzleri birbirine bağlamak için yüksek verimli bir yonga üstü paket anahtarı gereklidir. Ayrıca, anahtar tasarımı, bulut veri merkezinin dinamik olarak degişen taleplerini karşılamak için ölçeklenebilir ve yapılandırılabilir olmalıdır. Bu tezin katkıları, bu gereksinimleri karşılayan bir yonga üstü paket anahtarının tasarımı, doğrulanması ve değerlendirilmesidir. Anahtar, ölçeklenebilirliği desteklemek için hat hızında çalışan giriş tamponlu bir anahtardır. Baglantı noktası sayısı, veri genişligi ve arabellek boyutları parametrelendirilir ve yapılandırılabilir. Bildigimiz kadarıyla, sistematik doğrulamasıyla birlikte sunulan bir yonga üstü anahtar uygulaması yoktur. Yonga-üstü anahtar tasarımı, Xilinx Zynq-7000 ailesinin XC7Z100FFG1156-2 SoC ürününde uygulanmaktadır. Boru hattı donanım mimarisi ve bellek organizasyonu ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Sistematik doğrulama, SystemVerilog altyapısı kullanılarak gerçekleştirilir. Modelsim aracında SystemVerilog tarafından toplanan istatistiklerden yararlanarak anahtarın 40 Gbps hat hızında 100% verimi ve 1250 ns civarında maksimum gecikmeyi destekledigini gösteriyoruz.
Özet (Çeviri)
In this thesis, an on-chip packet switch architecture to interconnect modules on System on Chip (SoC) platforms at high line speeds is proposed. The particular target application for the proposed on-chip switch is hardware accelerated cloud computing systems. To this end, FPGA Accelerator Cards (FAC) are employed in heterogeneous cloud data centers which implement hardware accelerators on the FPGA. The data from the cloud user is brought on the accelerators and delivered after processing through high-speed Ethernet Interfaces on the FAC. The FPGA has other modules such as memory modules and SoC processor for supporting the cloud services. To this end, a high-throughput on-chip packet switch is required to interconnect heterogeneous interfaces. Furthermore, the switch design should be scalable and configurable to meet the dynamically changing demands of the cloud data center. The contributions of this thesis are the design, verification and evaluation of an on-chip packet switch that addresses these requirements. The switch is an input-queued switch that operates at line rate to support scalability. The number of ports, the data width and buffer sizes are parametrized and configurable. To the best of our knowledge there is no on-chip switch implementation presented together with its systematic verification. The on-chip switch design is implemented on the XC7Z100FFG1156-2 SoC of the Xilinx Zynq-7000 family. The pipelined hardware architecture and the memory organization are described in detail. The systematic verification is carried out using the SystemVerilog infrastructure. We demonstrate that the switch supports 100% throughput at 40 Gbps line speed and a maximum latency around 1250 ns by making use of the statistics collected by SystemVerilog in Modelsim tool.
Benzer Tezler
- 2-8 MBit/s fiber optik hat teçhizatı arayüz devresinin sahada programlanabilir kapı dizisi ile tasarlanması ve gerçeklenmesi
Designing and implementing 2MBit/s and 8 MBit/s fiber optic line terminating equipment interface circuit by using field programmable gate array
ÜMİT GÖĞÜSGEREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. AHMET DERVİŞOĞLU
- Design and implementation of a broadband impedance matching network using simplified real frequency technique matching 6.25 ohm output impedance of a high speed dac to 50 ohm
Bir hızlı DAC' ın çıkış katı için, SRFT yöntemi ile bir geniş band empedans eşleştirici ağı tasarımı ve gerçekleştirilmesi
HAMID YADEGAR AMIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ
- Development of a comprehensive simulation software for spacecraft missions
Uzay aracı görevleri için kapsamlı bir simülasyon yazılımı geliştirilmesi
EMİRHAN ESER GÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- A refined methodology tor model-based FPGA hardware design: An example of quadrotor dynamical model implementation
Model tabanlı FPGA donanımı tasarımında iyileştirilmiş bir yöntem sistemi: Bir dört rotorlu için dinamik model gerçekleme örneği
SEZER MEMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN YENİÇERİ
- Design and implementation of a double-sided coreless linear motor
Çift taraflı hava çekirdekli lineer motor tasarımı ve gerçeklenmesiçift taraflı hava çekirdekli lineer motor tasarımı ve gerçeklenmesi
ÖZGE TAŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN