Ethernet on fpga

Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru
Обрабатываем Ethernet
без потерь
1

План
● Интегральные схемы
● ASIC и FPGA
● Подключение Ethernet к ИС
● Фильтрация и обработка 100G без потерь
2

Интегральные схемы
● Транзисторы
o Сумматоры, компараторы, мультиплексоры
o Триггеры, счетчики, блоки памяти
● Схема - это “программа”
● Hardware Description Language (HDL):
o VHDL
o Verilog/SystemVerilog
3

Возможности ИС
● Параллельность
● Независимость
● Предсказуемость
● Свобода
o В архитектуре
o В периферии
OpenSPARC
4

Виды ИС
● ASIC (application-specific integrated circuit)
● FPGA (field-programmable gate array)
o ЦОС
 Обработка видео
 Радары, радиолокация
o Сети связи
 Wireline (Ethernet, OTN)
 Wireless (3G, 4G, LTE)
o Высокопроизводительные вычисления
o Автомобильная промышленность
5

Архитектура FPGA
(на примере Altera Stratix V)
6

ASIC vs FPGA
7
ASIC FPGA
Себестоимость чипа Маленькая Большая
Производительность Большая Средняя
Реконфигурация Очень сложно Просто
Капиталовложения Большие Небольшие
Сложность
разработки
Высокая Средняя
Time-to-market Большое Среднее

Cisco Catalyst 6880-X Baseboard
8

Подключение Ethernet:
общие принципы
9

1G Ethernet
10

10G Ethernet
11

100G Ethernet
12

Streaming Interface
13

Metrotek B100
14
● 100G
● 40G
● 10 x 10G
● FPGA (Altera Stratix V)
● COM Express (Intel Core i7)

Шевчук Иван, НТЦ Метротек специально для linkmeup.ru 15

Фильтрация и балансировка
● 1000 правил MAC/VLAN/MPLS/IP/Ports
● Входной интерфейс - 100G
● Балансировка на 10x10G
● Без потерь на 100% нагрузке
18

Сложности
● 100G line rate:
o 64 байт - 148.8 Mpps
o 1518 байт - 8.1 Mpps
● Пакет приходит в худшем случае в
среднем каждые 6.72 ns: при частоте 315
МГц это чуть более двух тактов
19

Решение
● Отказ от внешней памяти: используем
только то, что находится внутри FPGA
● Системы парсинга, фильтрации,
коммутации сделаны конвейером
21

Полезная литература
● http://www.altera.com
● http://www.cisco.com/c/en/us/products/collateral/switches/catalyst-
6880-x-switch/white_paper_c11-728540.pdf
● IEEE 802.3
● http://habrahabr.ru/post/234369/
● http://www.intel.ru/content/www/ru/ru/switch-silicon/ethernet-switch-
fm5000-fm6000-datasheet.html
22

Ethernet on fpga

More Related Content

What's hot (16)

Viewers also liked (7)

Similar to Ethernet on fpga (20)

More from eucariot (16)

Ethernet on fpga