FPGA 与 PowerPC 间基于 DMA 架构的高吞吐 PCIe 设计与实现
分布式、并行与集群计算
2018-09-21 v1
摘要
我们设计并实现了 Xilinx 现场可编程门阵列（FPGA）与 Freescale PowerPC 之间 PCI-Express（PCIe）的直接内存访问（DMA）架构。基于 FPGA 的 DMA 架构兼容 Xilinx PCIe 核，而基于 PowerPC 的 DMA 架构兼容 VxWorks 的 VxBus。该方案为商业方案提供了一种高性能、低占用的替代选择。为了在最大化 PCIe 吞吐量的同时最小化 FPGA 资源占用，DMA 引擎采用了一种新策略：DMA 寄存器列表在初始化阶段同时存于 FPGA 内部与主机 CPU 的中央存储器内。FPGA 设计包辅以简单的寄存器访问，通过 VxWorks 驱动控制 DMA 引擎。该设计兼容 Xilinx FPGA Kintex Ultrascale 系列，并与 Xilinx PCIe 端点 Generation 1、x8 通道配置协同工作。借助本设计的单 PCIe Gen1 x8 通道端点，已实现超过 666 MBytes/s 的数据吞吐量（从 FPGA 到 PowerPC 的带数据存储器写），PowerPC 与 FPGA 可相互发送存储器写请求。
引用
@article{arxiv.1809.07702,
title = {Design and Implementation of High-throughput PCIe with DMA Architecture between FPGA and PowerPC},
author = {Kun Cheng and Weiyue Liu and Qi Shen and Shengkai Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.07702},
year = {2018}
}