[发明专利]一种基于FPGA的分布式数据传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的分布式数据传输系统及方法，SFP接口至少设置两个，分别与Aurora接收端和Aurora发送端连接，Aurora接收端由接收控制模块控制接收数据，接收后存入接收FIFO，Aurora发送端由发送控制模块控制发送数据，发送的数据由发送FIFO中取出；所述控制寄存器经GPIO接收DMA中的数据，控制寄存器与接收控制模块和发送控制模块分别连接，DMA还与接收FIFO和发送FIFO分别连接；DMA和XDMA均与AXI Interconnect连接，AXI Interconnect还DDR4内存连接。本发明用于分布式，可以实现高速大数据量传输，传输速度可以达到410MB/s，通过此平台利用随机森林算法的并行化，数据分块分析，最后多个主机进行投票处理，大大提高随机森林算法的速度与准确度。

技术领域

本发明属于分布式数据传输领域，特别涉及一种基于FPGA的分布式数据传输系统及方法。

背景技术

在计算技术发展到了今天，人们对于无论是数据的高速处理还是数据的高速传输都提出了更高的要求，有许多的实际应用中都需要非常庞大的计算量去支撑。若采用传统的集中式计算，完成数据计算则需要耗费相当长的一段时间。那么就需要有一种更加快速的数据处理方式去取代传统集中式计算。分布式计算应运而生。

分布式计算依赖于多台计算设备的高速互联，所以对于数据的传输速率就有了一定的要求。当前存在的大多数分布式计算平台都依托与互联网来实现，通过互联网去传输，最大的好处就在于实现了低成本的数据交互。但是对于要求越来越大的数据传输速率来说，以太网就越来越难以满足要求了。由于以太网协议的复杂性和物理层决定其传输速率不会太高，这极大影响了数据量计算的实时数据传输。FPGA，即现场可编程门阵列，是继PAL、GAL、CPLD之后，发展比较成熟的可编程器件发展的产物，其低延时，高连接性，并行传输的特点，使得FPGA成为转接平台实现数据高速通信的最佳平台。

发明内容

鉴于以上问题，本发明针对分布式计算的数据传输进行了研究和探索，提出了一种主机和从机之间全双工通信的、高速数据传输的、可分布式处理的可靠的技术方案：一种基于FPGA的分布式数据传输系统，包括若干个FPGA、和若干个PC；

其中，每个FPGA分别与每个PC通信连接，若干个PC中的一个PC作为主机，其余PC作为从机，每个FPGA依次连接；

所述FPGA包括SFP接口、接收控制模块、Aurora接收端、接收FIFO、发送控制模块、发送FIFO、Aurora发送端、控制寄存器、GPIO、DMA、XDMA、AXI Interconnect和DDR4内存；其中，SFP接口至少设置两个，分别与Aurora接收端和Aurora发送端连接，Aurora接收端由接收控制模块控制接收数据，接收后存入接收FIFO，Aurora发送端由发送控制模块控制发送数据，发送的数据由发送FIFO中取出；所述控制寄存器经GPIO接收DMA中的数据，控制寄存器与接收控制模块和发送控制模块分别连接，DMA还与接收FIFO和发送FIFO分别连接；DMA和XDMA均与AXI Interconnect连接，AXI Interconnect还DDR4内存连接。

优选地，所述FPGA之间通过SFP连接通信。

优选地，所述FPGA与PC通过PCIE连接通信。

优选地，所述DMA与GPIO通过AXI_Lite总线连接。

优选地，所述DMA与AXI Interconnect通过AXI总线连接。

优选地，所述XDMA与AXI Interconnect通过AXI总线连接。

优选地，所述AXI Interconnect与DDR4内存通过AXI总线连接。

优选地，所述PC包括文件选择模块、分发模式选择模块、文件列表显示模块、站点计算选择模块以及文件传输测速模块。