基于FC-AE协议的交换机端口电路设计

摘要

随着互联网的飞速发展,Internet的访问流量呈现出爆炸式地增长。传统的存储模式显然已经不能对数据进行高效地存储、访问和管理，而具有高吞吐率、低延迟、低误码率等优点的光纤通道技术给这一问题带来了解决办法。
　　光纤通道交换机能够快速稳定的传输数据，具有高可靠性、高吞吐率、实时性等优点，是存储区域网的核心设备。而交换机端口为光纤通道交换机构建底层数据通道，主要有两方面功能：一方面实现数据的发送和接收、维护链路的稳定；另一方面为交换模块提供数据和端口匹配信息。
　　本论文旨在通过对FC-AE协议的的研究，设计出一种基于 FC-AE协议的交换机端口电路。本文首先探讨了光纤通道技术的产生背景、研究意义和国内外研究现状，然后对FC协议的协议层次、网络拓扑、服务类型等基本内容进行了简单研究。
　　根据本项目具体需求提取了要实现的功能，提出了端口电路设计思路和整体的架构方案。本文中的设计通过收发器、发送通道、接收通道、端口控制状态机、流量控制、路由查找六个模块来实现端口电路功能，实现了FC协议中 FC-0层、FC-1层和FC-2P层功能。
　　通过对比几种不同算法的优缺点并结合未来发展趋势，决定采用基于 CAM的硬件实现方式来实现路由查找功能。通过比较CAM的不同设计方式之间的优缺点，基于本项目存储资源稀缺的考虑，最终采用基于移位寄存器的方式实现CAM。
　　最后依次对整体和各模块进行了仿真，并结合交换模块完成了实验平台的搭建，对端口电路的功能进行测试及验证。测试结果表明电路功能正确，且性能良好。

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第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容和结构安排

第二章 光纤通道协议分析

2.1 光纤通道分层结构

2.2光纤通道服务类型

2.3光纤通道数据帧格式

2.4 光纤通道端口类型

2.5光纤通道网络拓扑类型

2.6 本章小结

第三章 交换机端口电路的总体架构

3.1 需求分析

3.2 FPGA选型

3.3 端口电路总体架构

3.5 本章小结

第四章 端口电路传输核的设计

4.1 收发器

4.2 发送通道

4.3 接收通道

4.4 端口控制状态机

4.5 流量控制

4.6 本章小结

第五章 路由查找模块设计

5.1 常见的查找方法

5.2 路由查找算法的评价标准

5.3 CAM的基本原理

5.4 CAM的实现方法

5.5 本章小结

第六章 仿真和验证

6.1 功能仿真

6.2测试方案

6.3功能仿真

6.4 原型验证

6.3 本章小结

第七章 结论

7.1 工作总结

7.2 不足和展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果