万兆以太网MAC 层控制器设计与实现.docxVIP

小 型 微 型 计 算 机 系 统 2007 年 6 月 第 6 期Journal of Chinese Computer Systems万兆以太网MAC 层控制器设计与实现曹　政1,2 , 李　磊1,2 , 陈明宇11(中国科学院 计算技术研究所, 北京 100080 )2(中国科学院 研究生院, 北京 100039 )摘　要: 根据 IEEE 802.3 和 802.3 ae 协议, 设计实现了万兆以太网MAC 层控制器. 文中使用交叉流水 CRC 和异步双口 RAM技术, 解决了非固定数据宽度 CRC 编码 校验, 以及与千兆以太网兼容两个关键问题. 本文实现的控制器由发送、接收和管理三个模块组成. 发送接收模块除实现发送和接收数据帧功能外, 还包含了流量控制和协调子层的功能. 管理模块实现了对 MAC层控制器的灵活配置, 并能够获得丰富的统计信息. 后时序仿真的结果表明, 该控制器可以满足万兆以太网对带宽的要求.关 键 词: 万兆以太网;MAC ; XGMII ; CRCDesign and Implementation of 10-Gigabit Ethernet MAC Controller1(Institute of Computing Technology , The Chinese Academy of Sciences , Beijing 100080, China )2(Graduate School of The Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039, China )agement module . Transmit module and Receive module have functions of transmitting and receiving frames , flow control andand route simulation indicates that the implementation in this paper can reach 10Gbit s in bandwidth .1　引　言 MAC 层 8 位数据宽度,125 MHZ 工作频率相比, 有了很大的不同. 数据宽度的加宽和工作频率的提高使万兆以太网MAC层的设计与实现面临了新的挑战.围内得到了广泛使用, 成为局域网的事实标准. 除此之外, 以太网在高性能计算领域也有了一席之地. 在 2005 年 11 月的top 500 排名中, 有接近一半的高性能计算机使用千兆以太网作为其互联网络.作为相应的解决方案. 对控制器进行后时序仿真的结果表明,网的诞生. 万兆以太网带宽达到 10Gbit s, 传输距离最远达40km , 性能较之千兆以太网有了极大的提高. 万兆以太网与以往的以太网规范兼容, 可以方便的实现网络设备升级. 因此, 万兆以太网替代千兆以太网成为通用网络的主流将是一 2　万兆以太网MAC 层相关协议个趋势.但当前万兆以太网之所以还没有被广泛使用, 除了其仍然较高的成本外, 较难的实现技术也是一个重要原因. 万兆以没有对数据的封装和解封流程进行重新定义. 数据封装时, 自了与 10Gbit s 的带宽相匹配, XGMII 接口采用了 32 位的数据 宽 度, 工 作 在 DDR 156.25 MHZ 频 率 下. 与 千 兆 以 太 网1982 年生, 博士研究生, 研究方向为计算机体系结构、高性能计算、计算机通信; 李　磊, 男,1975 年生, 博士研究生, 研究方向为计算机体系结构、高性能计算、可重构计算; 陈明宇, 男,1972 年生, 博士, 研究员, 研究方向为计算机体系结构、信息安全、高性能计算.Vol 128 No.62007E2mail : cz@ ncic. ac. cn中图分类号: TP 393　文献标识码: A 　文 章 编 号:1000 21220 (2007 ) 0620974205CAO Zheng 1,2 , LI Lei 1,2 , CHEN Ming 2yu 1Abstract specification and implements MAC 2pipeline problems compliantEthernet are solved. MAC controller three modules module Receive ManReconcil