零存整取NetFPGA开发指南

零存整取NetFPGA开发指南 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:陆佳华
出品人:
页数:248
译者:
出版时间:2010-6
价格:32.00元
装帧:
isbn号码:9787512401075
丛书系列:
图书标签:
  • IC
  • 程序设计
  • NetFPGA
  • FPGA
  • 硬件开发
  • 网络编程
  • 零存整取
  • 开发指南
  • 硬件加速
  • 数据平面
  • 网络协议
  • 开源硬件
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具体描述

《零存整取NetFPGA开发指南》以通俗易懂的语言,由浅入深地向读者阐述了NetFPGA的安装、开发,剖析了NetFPGA的参考路由器的逻辑、驱动以及上层软件设计,分析了已有的各种典型应用,同时结合作者的开发实例介绍了如何在此平台上开发用户设计以及注意事项。《零存整取NetFPGA开发指南》在阐述NetFPGA开发的同时,更侧重于介绍在FPGA上进行以太网相关逻辑开发的方法与设计思路;同时也阐述了板卡如何与主机系统交互、如何开发驱动等整个设计流程。因此《零存整取NetFPGA开发指南》虽然是基于NetFPGA平台,但是其中的源代码与设计思路同样适用于Xilinx其他FPGA平台。

好的,这是一本关于网络硬件加速和软件定义网络(SDN)的图书简介,旨在探讨如何利用可编程网络设备实现高性能数据包处理和定制化的网络功能。 --- 图书名称:高速网络架构与可编程数据通路设计:基于通用硬件平台的深入实践 内容提要 在当今数据洪流的时代,传统网络设备在处理海量数据包、低延迟转发以及复杂流量管理方面的瓶颈日益凸显。本书聚焦于网络技术的前沿阵地——利用通用、可重构硬件平台,如FPGA(现场可编程门阵列),构建高性能、可编程的网络处理单元。《高速网络架构与可编程数据通路设计》不仅仅是一本理论探讨,更是一本详尽的实践指南,旨在引导读者深入理解现代网络芯片的内部结构,掌握从底层硬件描述到上层应用开发的完整流程。 本书的叙事主线围绕“定制化”与“效率”展开。我们抛弃了对特定商业芯片集成的依赖,转而探索如何设计和实现完全由用户掌控的数据包处理流水线。我们将详细剖析网络协议栈在硬件层面的映射,涵盖第二层(数据链路层)的MAC处理、第三层(网络层)的IP查找与路由决策,以及第四层(传输层)的TCP/UDP校验与状态维护。 第一部分:现代网络处理单元的硬件基础 本部分为读者奠定必要的硬件基础。我们将从深入剖析FPGA内部的逻辑单元(LUTs、Flip-Flops)、嵌入式存储器(BRAMs)以及高速收发器(Transceivers)的特性入手。重点将放在理解这些资源的拓扑结构如何影响网络设计的性能边界。 高速接口与物理层实现: 我们将详细介绍当前主流的高速以太网标准(如10G/25G/100G Ethernet)的物理层(PHY)接口工作原理,以及如何在FPGA上实现MAC层协议,包括Preamble、SFD、CRC的精确生成与校验逻辑。 时钟域与同步设计: 在高速处理中,跨时钟域(CDC)的数据同步是至关重要的挑战。本书将提供成熟的跨时钟域设计模式,例如基于同步FIFO的异步数据交换机制,确保数据流的完整性和时序的稳定性。 片上存储器管理: 如何高效地利用有限的片上RAM资源来构建查找表、状态机或缓存,是实现低延迟处理的关键。我们将探讨各种内存映射方案和访问策略,以优化吞吐量。 第二部分:可编程数据通路的设计与流水线构建 核心章节集中于如何将网络功能转化为高效的硬件描述语言(HDL)代码,并构建一个具有高吞吐量和低延迟特性的数据包处理流水线。 包解析与字段提取: 我们将介绍如何设计硬件状态机(FSM)来识别不同长度的网络头部字段。这部分会涉及对VLAN、MPLS标签以及隧道封装(如GRE、VXLAN)的硬件解析技术。 高性能查找结构: 路由查找是网络设备的核心瓶颈。本书将摒弃传统的软件哈希查找,转而深入研究如何利用硬件资源实现TCAM(三元内容可寻址存储器)或优化的哈希查找结构(如Cuckoo Hashing的硬件实现)。我们将展示如何构建支持最长前缀匹配(LPM)的硬件加速查找引擎。 数据包转发与重组: 详细阐述在硬件层面如何实现数据包的修改(如TTL减一、修改源/目的MAC地址)以及如何利用硬件队列管理(如Token Bucket或Leaky Bucket算法的硬件化)进行流量整形和拥塞控制。 第三部分:系统集成与软件协同 实现一个完整的可编程网络设备,硬件加速逻辑必须与宿主处理器(Host CPU)进行高效通信,并由上层软件进行配置和管理。 主机与逻辑单元的接口(AXI/PCIe): 我们将全面解析PCI Express (PCIe) 总线协议在网络加速卡中的应用,重点讨论如何使用AXI(Advanced eXtensible Interface)协议在FPGA内部实现高速数据传输和控制寄存器访问。 驱动层与用户空间交互: 探讨如何编写高效的设备驱动程序,使用内存映射I/O(MMIO)和直接内存访问(DMA)机制,实现数据面(Data Plane)与控制面(Control Plane)的解耦。 控制平面与硬件编程接口: 介绍如何设计一个基于软件的配置接口(例如,一个轻量级的命令行工具或一个基于Web的服务),用于动态加载新的查找表、修改转发规则或更新硬件状态机。我们将强调配置的原子性和可靠性。 第四部分:高级主题与应用场景 最后,本书将触及一些前沿的高级应用,展示可编程数据通路在特定领域的强大潜力。 硬件级防火墙与状态跟踪: 设计基于硬件的状态跟踪表,实现TCP连接的状态维护和会话级别的过滤,显著提高并发连接的处理能力。 网络功能虚拟化(NFV)的硬件卸载: 研究如何将常见的虚拟网络功能,如负载均衡器(L4/L7)、加密/解密引擎(IPsec/TLS卸载)等,高效地移植到可编程硬件上,以达到接近线速的性能。 数据包采样与遥测(Telemetry): 利用流水线中的中间节点,实现对特定流量的精确采样和统计信息采集,为网络监控和优化提供精确的硬件级度量数据。 本书特色 本书内容严谨,结构清晰,结合了大量的VHDL/Verilog代码实例和详细的时序分析图表。读者不仅能够掌握设计高性能网络逻辑的理论知识,更能学会如何将这些复杂的概念转化为可实际部署的、高性能的硬件加速解决方案。它面向对底层网络技术有浓厚兴趣的硬件工程师、网络架构师、以及希望突破传统网络设备性能限制的研发人员。 ---

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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在我对通信领域充满探索欲望的职业生涯中,《零存整取NetFPGA开发指南》就像是一本等待被开启的宝藏地图。我一直对底层的网络硬件设计充满好奇,尤其是在5G、物联网等技术飞速发展的今天,对高性能、低延迟的网络处理单元的需求愈发迫切。NetFPGA平台以其灵活性和强大的处理能力,成为了我一直想要深入了解的对象。我希望这本书能够为我揭示NetFPGA的内部工作机制,从其核心架构到具体的功能模块,都能够有详尽的阐述。我尤其关注书中是否能够提供关于NetFPGA在不同通信场景下的应用案例,比如在无线通信基站、数据中心交换机、网络功能虚拟化(NFV)等领域,NetFPGA是如何发挥其独特优势的。我希望能从书中学习到如何根据具体的应用需求,选择合适的NetFPGA开发板,以及如何进行硬件和软件的协同设计。对于初学者来说,如何快速搭建开发环境,熟悉常用的开发工具和设计流程至关重要,我希望书中能够在这方面提供清晰的指引。另外,我也会非常留意书中关于调试和验证的内容,因为在FPGA开发过程中,准确的调试和严格的验证是保证项目成功的关键。我希望通过这本书,能够将我对NetFPGA的理论认知转化为实际的开发能力,能够独立设计和实现一些有意义的网络硬件加速功能。

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对于我这个对网络安全和性能调优有着极高要求的开发者来说,《零存整取NetFPGA开发指南》的出现,无疑是一道及时雨。我一直认为,在日益增长的网络流量和日益复杂的安全威胁面前,传统的软件方案已经显得力不从心。NetFPGA作为一种能够实现高度并行处理和低延迟的网络加速平台,为解决这些问题提供了可能。我非常关注这本书是否能够深入探讨NetFPGA在网络安全领域的应用,例如如何利用其硬件能力实现高性能的入侵检测、DDoS攻击防护、加密解密加速等。我希望书中能够提供详细的案例研究,展示如何在NetFPGA平台上实现这些安全功能,并分析其相较于软件实现的优势。同时,我也对NetFPGA在网络性能调优方面的潜力充满期待。我希望书中能够讲解如何利用NetFPGA实现精细化的流量控制、负载均衡、QoS管理等,从而提升网络整体的吞吐量和响应速度。我希望作者能够提供一些关于性能分析工具和方法的介绍,以及如何根据实际的网络环境和业务需求,设计出最优的NetFPGA加速方案。此外,我还想知道这本书是否会涵盖一些高级的NetFPGA开发技巧,例如如何进行IP核的复用和集成,如何与其他FPGA开发板或ASIC协同工作,以及如何进行大规模网络设备的开发和部署。我希望通过阅读这本书,能够为我构建更安全、更高效的网络基础设施提供强大的技术支撑。

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作为一名在学术研究领域探索前沿通信技术的学生,《零存整取NetFPGA开发指南》无疑是我拓展研究视野的绝佳工具。当前,网络技术的快速发展对硬件加速提出了越来越高的要求,NetFPGA作为一个开源、可定制的平台,为研究人员提供了一个绝佳的实验环境。我非常期待这本书能够深入探讨NetFPGA在学术研究中的应用潜力,例如如何利用其强大的并行处理能力,在网络协议研究、新型网络架构验证、通信算法加速等方面进行创新。我希望书中能够提供一些关于如何在NetFPGA平台上实现复杂算法的指导,以及如何进行性能评估和优化,为我的研究项目提供坚实的技术基础。我也会特别关注书中关于NetFPGA与软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)等新兴技术的结合应用,因为这些结合将是未来网络发展的关键方向。我希望能从书中学习到如何设计模块化的、可重用的NetFPGA IP核,以便于在不同的研究项目中快速集成和复用。对于研究者来说,理解NetFPGA的内在机制,能够灵活地对其进行定制和扩展,至关重要。我希望这本书能够提供足够的技术深度,帮助我理解NetFPGA的设计哲学,并能够根据我的研究需求,对平台进行深入的改造和创新。

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作为一名一直对网络硬件加速充满兴趣的开发者,我最近终于入手了《零存整取NetFPGA开发指南》。拿到书的那一刻,我内心是激动又期待的。虽然我之前有过一些FPGA的基础知识,但对于如何将其应用于高性能网络设备开发,我一直觉得缺乏系统性的指导。市面上相关的书籍和资源,要么过于理论化,要么碎片化,很难找到一本能让我从零开始,循序渐进地掌握NetFPGA开发全貌的指南。我希望这本书能够弥补我在这方面的知识空白,让我真正理解NetFPGA架构的精髓,掌握开发流程,并且能够独立完成一些具有挑战性的项目。我尤其关注书中是否能提供丰富的实践案例,因为理论学习固然重要,但只有亲手实践,才能将知识内化,真正掌握开发技能。我期待这本书能够涵盖从NetFPGA的硬件平台介绍,到软件开发环境的搭建,再到具体的应用场景开发,如网络包处理、协议加速、流量整形等等。同时,我也希望书中能够深入讲解NetFPGA的各项特性,例如其流水线架构、可编程硬件模块、高速接口等,并阐述这些特性如何在实际开发中发挥作用。当然,对于初学者来说,清晰易懂的解释和详细的代码示例是必不可少的。我希望作者能够用最简洁明了的语言,配合图示和代码,将复杂的概念层层剥开,让我能够轻松理解。总而言之,我对这本书充满了美好的憧憬,希望它能成为我通往NetFPGA开发领域的一块重要基石,帮助我实现技术上的飞跃。

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作为一名在嵌入式系统领域摸爬滚打多年的工程师,我一直对如何将高性能计算能力集成到网络设备中充满兴趣。《零存整取NetFPGA开发指南》的出现,无疑为我提供了一个全新的视角。我理解NetFPGA平台在提供强大网络处理能力的同时,也需要与嵌入式处理器进行有效的协同工作。我希望这本书能够深入探讨NetFPGA与主流嵌入式处理器(如ARM系列)的集成方案,包括数据传输、控制信令、中断处理等方面的交互机制。我希望书中能够提供关于如何设计与嵌入式系统配合的NetFPGA驱动程序和API的指导,以及如何进行软硬件联合调试。我也会非常关注书中关于NetFPGA在嵌入式网络设备中的实际应用案例,例如在路由器、交换机、网络存储设备等场景下,NetFPGA如何提升设备的性能和功能。对于工程师而言,理解NetFPGA的资源限制以及如何优化设计以适应嵌入式平台的功耗和成本要求,是非常重要的。我希望书中能够分享一些关于功耗优化、资源管理以及如何减小FPGA面积的实用技巧。我希望通过这本书,能够将NetFPGA的强大网络处理能力,与嵌入式系统的灵活性和低成本优势相结合,打造出更具竞争力的网络产品。

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这本《零存整取NetFPGA开发指南》在我看来,更像是一场通往深度技术殿堂的奇幻旅程的邀请函。我是一个对底层硬件运作原理有着近乎痴迷般好奇心的工程师,一直以来,我对网络通信中的数据包是如何被高效处理,如何在硬件层面实现极致的性能优化充满了疑问。在接触到NetFPGA这个强大的平台后,我便决心深入研究。然而,面对浩如烟海的资料和技术文档,我感到一种无从下手的感觉。我需要一个能够系统梳理、深入浅出的指南,来帮助我理解NetFPGA的设计理念、核心架构以及其在实际网络应用中的部署策略。我非常期待这本书能够不仅仅停留在API的调用层面,而是能够深入剖析NetFPGA背后的硬件实现机制,例如其底层逻辑单元的配置,高速I/O接口的驱动原理,以及如何在Verilog/VHDL等硬件描述语言中高效地实现网络功能。我希望作者能够分享一些在实际项目中遇到的典型问题和解决方案,这对于提升我的问题排查和调试能力至关重要。我也会特别关注书中关于性能优化和资源利用率的章节,毕竟在FPGA开发中,这两点是衡量一个工程师水平的重要标准。如果书中能够提供一些关于如何设计可重用IP核,以及如何与其他硬件或软件协同工作的指导,那将是锦上添花。我迫切希望通过这本书,能够建立起一套完整的NetFPGA开发知识体系,从宏观的系统设计到微观的逻辑实现,都能做到心中有数,游刃有余。

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对于一名热衷于网络功能虚拟化(NFV)和边缘计算的技术爱好者来说,《零存整取NetFPGA开发指南》为我打开了通往高性能边缘设备开发的大门。我坚信,在未来的网络架构中,高性能的硬件加速能力将在边缘计算节点上发挥越来越重要的作用。NetFPGA平台以其灵活性和强大的处理能力,非常适合构建高效的边缘网络功能。我非常期待这本书能够深入探讨NetFPGA在NFV场景下的应用,例如如何利用其硬件加速能力来实现诸如防火墙、负载均衡器、入侵检测系统等网络功能。我希望书中能够提供一些关于如何在NetFPGA平台上实现这些虚拟化网络功能(VNF)的指导,以及如何优化其性能以满足边缘计算对低延迟和高吞吐量的要求。我也会关注书中是否会涉及NetFPGA与容器化技术(如Docker、Kubernetes)的集成,以及如何构建一个完整的边缘计算平台。对于工程师而言,理解NetFPGA的功耗和成本限制,并在此基础上进行最优的设计,是至关重要的。我希望书中能够分享一些关于功耗优化、资源管理以及如何减小FPGA面积的实用技巧。我希望通过这本书,能够为我构建高性能、低功耗的边缘网络设备提供强大的技术支持,从而推动边缘计算技术的落地和发展。

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作为一名对网络协议和通信架构有着深入研究的学者,《零存整取NetFPGA开发指南》对我来说,是一本能够加速我理论研究实践化的重要书籍。当前,许多前沿的网络协议和架构,如SRv6、MPLS-TP等,都对硬件的转发和处理能力提出了极高的要求。NetFPGA平台以其灵活性和可编程性,为这些新协议的研究和验证提供了理想的实验环境。我非常期待这本书能够深入讲解如何在NetFPGA平台上实现和验证这些复杂的网络协议。我希望书中能够提供关于协议栈实现的具体细节,例如如何设计高效的包解析器、转发引擎以及状态机。我也会关注书中是否会包含一些关于NetFPGA在网络诊断和性能监测方面的应用,例如如何利用其硬件能力实现对网络流量的精细化分析,以及如何进行故障定位和排除。对于研究者而言,理解NetFPGA的硬件资源限制,并在此基础上进行高效的设计,至关重要。我希望书中能够提供一些关于如何平衡性能、资源利用率和功耗的指导。我希望通过这本书,能够将我对网络协议理论的理解,转化为可在NetFPGA平台上运行的实际硬件实现,从而加速我的学术研究进程。

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在我不断追求技术精进的道路上,《零存整取NetFPGA开发指南》为我提供了学习和掌握复杂硬件开发技术的绝佳机会。我一直认为,深入理解硬件层面的运作原理,是成为一名优秀的网络工程师的必经之路。NetFPGA平台以其在高性能网络设备开发中的重要地位,吸引了我。我希望这本书能够系统地介绍NetFPGA的开发流程,从硬件平台选型、开发环境搭建,到逻辑设计、仿真验证,再到最终的硬件实现,都能够做到条理清晰,易于理解。我非常关注书中关于FPGA设计原理和方法论的讲解,例如如何使用硬件描述语言(HDL)来描述和实现网络功能,如何进行模块化设计和代码复用,以及如何进行时序约束和优化。我也会留意书中关于NetFPGA的常用IP核库介绍,以及如何利用这些IP核来加速开发过程。对于初学者来说,掌握有效的调试和验证方法是至关重要的。我希望书中能够提供一些关于仿真工具、硬件调试工具的介绍,以及一些调试技巧和最佳实践。我希望通过这本书,能够打下坚实的FPGA开发基础,为我日后在更复杂的网络硬件设计领域发展,奠定坚实的基础。

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我是一个对开源硬件和社区驱动的软件开发模式情有独钟的技术爱好者,《零存整取NetFPGA开发指南》对我来说,更像是一扇通往开放、协作的技术世界的大门。NetFPGA作为一套开源的硬件平台,其背后的社区力量是其生命力之源。我非常期待这本书能够不仅仅介绍NetFPGA的技术本身,更能引导我深入了解其开源社区生态。我希望书中能够介绍如何参与到NetFPGA的社区贡献中,例如如何提交代码、报告bug、参与论坛讨论等。我也会关注书中是否会推荐一些与NetFPGA相关的优秀开源项目,这些项目可以帮助我更快地实现特定的网络功能,或者为我的项目提供灵感。对于初学者来说,了解NetFPGA的设计理念以及其发展历史,能够帮助我更好地理解其技术优势和局限性。我希望书中能够提供一些关于NetFPGA版本演进、硬件平台选择的建议,以及如何选择合适的开发工具链。我也会留意书中是否会提供一些关于NetFPGA学习资源的整理,比如相关的博客、论文、在线课程等,这些资源将有助于我进一步深化学习。我希望通过这本书,能够成为NetFPGA开源社区的一员,与其他开发者一起,共同推动NetFPGA技术的发展和应用。

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果然是防火墙坑了……

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书写的真是烂,首先书是翻译的英文文档,很多地方表意不明,让人越看越糊涂。其次书的组织逻辑性差,没有贯穿的主线

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