TCP/IP卸載引擎架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

　TOE技術(shù)

　　所謂卸載是指將CPU上的計(jì)算或處理轉(zhuǎn)移到專門的硬件單元上進(jìn)行。在目前的以太網(wǎng)環(huán)境中，TCP/IP的處理都是通過軟件在中心處理器上實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)致系統(tǒng)在協(xié)議處理、中斷處理、數(shù)據(jù)拷貝方面面臨困難。利用TOE技術(shù)對(duì)TCP/IP卸載則簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)包的處理，如圖1所示，TOE將TCP/IP協(xié)議從CPU中移到硬件中處理。在主機(jī)中安裝和TOE通信的驅(qū)動(dòng)后，內(nèi)核和用戶的應(yīng)用都可以直接和TOE通信，這樣就可以使主機(jī)CPU來處理別的工作。TOE在接收到網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)后，進(jìn)行一系列的協(xié)議處理，將數(shù)據(jù)放在指定地址，交給上層應(yīng)用。發(fā)送方向則相反，將需要處理的數(shù)據(jù)包裝后通過硬件緩沖發(fā)送出去。TOE的處理簡(jiǎn)化了流程，主機(jī)只需要直接處理數(shù)據(jù)而不用對(duì)數(shù)據(jù)拆包重組，因而對(duì)協(xié)議處理，中斷和數(shù)據(jù)拷貝都大大減少，降低了主機(jī)CPU的負(fù)擔(dān)。

　　TOE硬件結(jié)構(gòu)

　　● 硬件設(shè)計(jì)方案

　　從器件的實(shí)現(xiàn)上，TOE實(shí)現(xiàn)方案可以采用兩種結(jié)構(gòu)：一種是分離元件結(jié)構(gòu)，另外一種是ASIC 芯片。分離元件采用電路板構(gòu)建，具有修改靈活性，方便升級(jí)改進(jìn)。采用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)的方案是將協(xié)議處理集成到定制的芯片中，在性能上比分離元件的方式有所提高，但它在可編程性、擴(kuò)展性和靈活性方面比較差。為了提高靈活性又保證處理速度，可以采用FPGA來實(shí)現(xiàn)TOE。

　　在設(shè)計(jì)中采用了Altera 公司的FPGA來實(shí)現(xiàn)TOE，并配合NIOS II實(shí)現(xiàn)嵌入式處理器的功能。圖2為TOE的框架結(jié)構(gòu)，它由一個(gè)嵌入式CPU、接收部分、發(fā)送部分和物理硬件接口構(gòu)成。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，所有的發(fā)送模塊在一邊，接收模塊在另一邊，是為了能直接訪問一個(gè)共享的存儲(chǔ)器，從而減少數(shù)據(jù)拷貝。為了支持眾多的協(xié)議模塊訪問，通過一條內(nèi)部總線來連接協(xié)議模塊和共享存儲(chǔ)器。由嵌入式CPU協(xié)調(diào)模塊間的通信，狀態(tài)管理以及和上層CPU的通信。

　　當(dāng)網(wǎng)絡(luò)上送來一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí)，物理接口開始啟動(dòng)，進(jìn)行簡(jiǎn)單的包頭處理后，發(fā)送中斷給嵌入式CPU，CPU移動(dòng)數(shù)據(jù)到接收緩沖器(BUFFER)，將消息隊(duì)列置為有效。協(xié)議接收模塊檢測(cè)到有數(shù)據(jù)需要處理，啟動(dòng)協(xié)議分析處理。當(dāng)所有的處理完成后，嵌入式CPU發(fā)送一個(gè)中斷給主CPU，并將數(shù)據(jù)放入指定的地址。發(fā)送過程和接收過程相反，CPU把需要處理的數(shù)據(jù)放入發(fā)送緩沖器，協(xié)議模塊檢測(cè)到有消息后開始啟動(dòng)處理。完成后將數(shù)據(jù)移到物理層的發(fā)送緩沖中發(fā)送出去。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，共享存儲(chǔ)器的訪問控制和協(xié)議模塊的設(shè)計(jì)是難點(diǎn)，下邊將詳細(xì)介紹。

　　● 共享存儲(chǔ)器的訪問

　　在FPGA中，所有的協(xié)議模塊將對(duì)輸入與輸出緩沖器有控制權(quán)。這里使用總線的方式來訪問緩沖器，并加上一個(gè)總線仲裁器來處理模塊對(duì)緩沖器的訪問。協(xié)議模塊在這個(gè)總線上作為訪問發(fā)起者。當(dāng)某一模塊需要訪問緩沖器的時(shí)候，它需要向總線仲裁發(fā)起一個(gè)中斷，等待其響應(yīng)?？偩€仲裁使用輪詢的方式來處理每個(gè)模塊的響應(yīng)。協(xié)議模塊獲得訪問權(quán)限后，就可以對(duì)緩沖器進(jìn)行操作了，操作結(jié)束后，釋放訪問權(quán)限。使用總線仲裁器輪詢的方式只是目前設(shè)計(jì)的一種方式，在不同的應(yīng)用中，可能會(huì)有更好的方式來處理共享存儲(chǔ)器的訪問，需要后續(xù)的研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

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本文導(dǎo)航

第 1 頁：TCP/IP卸載引擎架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)用
第 2 頁：存儲(chǔ)器管理

評(píng)論

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嵌入式TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)通常采用Linux中的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層次。TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和控制層的ARP/RARP、IP、ICMP、 TCP、UDP等協(xié)議，直接為HTTP、SMTP、FTP、TELNET等這樣的應(yīng)用層協(xié)議提供支持。每個(gè)系統(tǒng)都需要具體定義應(yīng)用層程序和協(xié)議軟件之間的接口。

2018-03-13 15:12:00

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TCP(IP)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識(shí)--TCP(IP)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)編程

2016-09-01 15:01:52

TCP-IP_Socket網(wǎng)絡(luò)編程

網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)知識(shí)--TCP-IP_Socket網(wǎng)絡(luò)編程

2016-09-01 15:01:52

TCP-IP協(xié)議學(xué)習(xí)教程全解

TCP-IP協(xié)議學(xué)習(xí)教程全解，壓縮包內(nèi)一共30章

2016-08-24 18:31:47

TCP/IP接收流程和發(fā)送流程

TCP/IP接收流程和發(fā)送流程，個(gè)人心得體會(huì)

2016-06-15 17:36:42

Xilinx TCP_IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)

Xilinx FPGA工程例子源碼：Xilinx TCP_IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)

2016-06-07 14:54:57

TCP-IP_廣播和多播

學(xué)習(xí)TCP-IP的很好的書。TCP-IP詳解卷1。

2016-05-10 15:44:50

TCP實(shí)現(xiàn)：TCP概要

學(xué)習(xí)TCP-IP的很好的書。TCP-IP詳解卷3。

2016-05-09 16:07:18

TCP實(shí)現(xiàn)：TCP函數(shù)

學(xué)習(xí)TCP-IP的很好的書。TCP-IP詳解卷3。

2016-05-09 16:07:18

TCP-IP概述

學(xué)習(xí)TCP-IP的很好的書。TCP-IP詳解卷1。

2016-05-09 16:07:18

TCP－IP詳解卷2_插口選項(xiàng)

學(xué)習(xí)TCP很好的資料，電子書：TCP－IP詳解卷2 。

2016-05-09 14:33:50

TCP－IP詳解卷2_域和協(xié)議

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TCP－IP_選路請(qǐng)求和選路消息

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TCP－IP_選路插口

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TCP實(shí)現(xiàn)：TCP輸出

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2016-05-09 14:33:50

TCP_IP_Netconn_源代碼

TCP IP Netconn，PCB學(xué)習(xí)好資料，歡迎下載學(xué)習(xí)。

2016-03-24 10:41:55

TCP_IP_Sockets_源代碼

TCP IP Sockets，PCB學(xué)習(xí)好資料，歡迎下載學(xué)習(xí)。

2016-03-24 10:41:42

TCP-IP技術(shù)大全

以通俗易懂的方式講述開放式通訊模式、TCP/IP基礎(chǔ)、IP命名及尋址、DNS等等內(nèi)容

2016-03-02 15:27:53

單片機(jī)聯(lián)網(wǎng)需求攀升全硬件TCP/IP技術(shù)有招

基于WIZnet所獨(dú)有的全硬件TCP/IP協(xié)議棧技術(shù)，著眼于互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，WIZnet精心為用戶提供獨(dú)立于主控系統(tǒng)的高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)解決方案，并有效地卸載了主控芯片的TCP/IP處理的負(fù)載，極大地適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域高速穩(wěn)定，簡(jiǎn)單易用，移植性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2014-03-12 16:02:26

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tcp ip協(xié)議_什么是tcp ip協(xié)議

什么是tcp ip協(xié)議，tcp ip協(xié)議詳解，深刻講述了tcp ip協(xié)議的概念，tcp ip協(xié)議層次等知識(shí)

2012-05-14 16:29:57

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面向控制應(yīng)用的TCP_IP協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

首先分析了面向控制應(yīng)用TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn),隨后闡述了兩種針對(duì)專用控制網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)方案,即MCU或DSP+以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口的TCP/IP實(shí)現(xiàn)。

2011-10-09 18:23:26

TCP/IP Configuration Wizard V3.32

TCP/IP Configuration Wizard V3.32軟件說明： TCP/IP配制向?qū)?V3.23 注：它內(nèi)部所提供的LIB庫是KEIL V8.0X版本，低版的KEIL會(huì)通不過的！請(qǐng)使用新的正版KEIL編譯軟件！

2011-04-16 09:05:39

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TCP/IP協(xié)議及發(fā)展和IP視頻傳輸特點(diǎn)

TCP/IP是Internet網(wǎng)絡(luò)中的重要的技術(shù)基礎(chǔ),IP組播,英語原文IP Multicast,也可譯為成組通信.

2011-02-13 20:44:07

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TCP/IP協(xié)議與子網(wǎng)規(guī)劃

　　1.1 TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型　　與OSI參考模型一樣，TCP(Transfer Control Protocol)/IP(Internet Protocol)協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)也分為不同的層次開發(fā)，每一層負(fù)責(zé)不同的通信

2010-08-25 15:51:42

tcp ip協(xié)議詳解卷一

tcp ip協(xié)議詳解卷一:《TCP/IP詳解，卷1：協(xié)議》是一本完整而詳細(xì)的TCP/IP協(xié)議指南。描述了屬于每一層的各個(gè)協(xié)議以及它們?nèi)绾卧诓煌僮飨到y(tǒng)中運(yùn)行。作者用Lawrence Berkeley實(shí)驗(yàn)室的tcpd

2010-05-19 12:02:19

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tcp ip協(xié)議詳解卷三下載

tcp ip協(xié)議詳解卷三:第三卷的內(nèi)容細(xì)節(jié)覆蓋了當(dāng)今TCP/IP編程人員和網(wǎng)絡(luò)管理員必須熟練掌握的四個(gè)基本方面： T/TCP (TCP事務(wù)協(xié)議),這是對(duì)TCP的擴(kuò)展，使客戶--服務(wù)器間

2010-05-19 11:52:06

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TCP/IP協(xié)議,TCP/IP協(xié)議內(nèi)容和作用是什么?

TCP/IP協(xié)議,TCP/IP協(xié)議內(nèi)容和作用是什么? TCP/IP是一組協(xié)議的代名詞,它還包括許多別的協(xié)議,組成了TCP/IP協(xié)議簇。一般來說,TCP/IP提供運(yùn)輸層服務(wù),而IP提供

2010-03-19 13:55:53

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TCP/IP詳細(xì)資料一.TCP/IP通訊協(xié)定的緣起不滅　　話起一九六八年至今已有29個(gè)年頭，TCP/IP(Transmission Control Pr

2010-01-27 10:09:29

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LCOS光學(xué)引擎架構(gòu)

LCOS光學(xué)引擎架構(gòu) 由于LCOS技術(shù)仍在起步階段，目前并無標(biāo)準(zhǔn)制程，所以有多家廠商開發(fā)出不同的LCOS光學(xué)引擎架構(gòu)，比較具有代表性的廠商有：IBM、Co

2009-12-29 15:55:15

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TCP/IP技術(shù)大全 (pdf電子書)

TCP/IP技術(shù)大全(pdf電子書):介紹TCP/IP及其應(yīng)用。TCP/IP是Internet上使用的協(xié)議，而Internet是世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。本書內(nèi)容十分豐富，幾乎涵蓋了有關(guān)TCP/IP的各個(gè)方面，包括開放式

2009-08-06 08:55:56

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TCP/IP詳解,卷3:tcp事務(wù)協(xié)議等(pdf電子書):第三卷的內(nèi)容細(xì)節(jié)覆蓋了當(dāng)今TCP/IP編程人員和網(wǎng)絡(luò)管理員必須熟練掌握的四個(gè)基本方面： T/TCP (TCP事務(wù)協(xié)議) HTTP (超文本傳送協(xié)議) NNTP (網(wǎng)絡(luò)

2009-08-06 08:54:45

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2009-06-09 21:53:03

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OSI模型與TCP/IP協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系OSI模型與TCP/I

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2009-04-09 12:17:32

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