Analysis and Optimisation of Communication Links for Signal Processing Applications

There are lots of communication links and standards currently being employed to build systems today. These methods are in many way standardised, but far from everyone of them are. The trick is to select the communication method that best suit your needs. Also there is currently a trend that things have to be cheaper and have shorter time to market. That leads to more Component Off The Shelf (COTS) systems being build using commodity components. As one part of this work, Gigabit Ethernet is evaluated as a COTS-solution to building large, high-end systems. The computers used are running Windows and the protocol used over Ethernet will be both TCP and UDP. In this work an attempt is also made to evaluate one of the non-standard protocols, the Link Port protocol for the TigerSHARC 20X-series, which is a narrow-bus, doubledata- rate protocol, able to provide multi-gigabit-per-second performance. The studies have shown lots of interesting things, e.g. that using a standard desktop computer and network card, the theoretical throughput of TCP over Gigabit Ethernet can almost be met, reaching well over 900 Mbps. UDP performance gives on the other hand birth to a series of new questions about how to achieve good performance in a Windows environment, since it is constantly outperformed by the TCP connections. For the Link Port assessment a custom built IP block is made that is able to support the protocol in full speed, using a Xilinx Virtex 6 FPGA. The IP block is verified through simulation against a model of the Link Port protocol. It is also shown that the transmitter of the IP block is able to send successfully to the receiver IP block. The IP block that is created, is evaluated against some competing multi-gigabit protocols to show it in comparison, and it is a rather small IP block, capable of handling all transactions on the bus as long as data is provided by its host.I nuläget finns många olika sorters kommunikationslänkar, både standardiserade och inte. Dessutom har krav på kortare tid till marknad i många fall gett upphov till att fler och fler system byggs med färdiga komponenter som kopplas ihop till hela system. Som ett led i detta används ofta väl beprövade tekniker som man vet fungerar. Som en del i det här arbetet kommer prestandan hos Gigabit Ethernet att utvärderas för vanliga persondatorer som kör Windows genom att använda TCP och UDPprotokollen. Dessa är utrustade med standardnätverkskort med låg kostnad och undersökningen går ut på att ta reda på om dessa kort och datorer kan användas till att bygga system med hög prestanda. Dessutom kommer ett ickestandardiserat protokoll, Länkportsprotokollet för TigerSHARC 20X-serien, som är ett protokoll som stödjer flera Gbps, att utvärderas för prestanda. Studien av TCP och UDP ledde till mycket intressanta resultat. Bland annat så har studien visat att man kan få TCP-kommunikation mellan två persondatorer att vara bara enstaka Mbps från det teoretiska maximala värdet, och kommunikationshastigheter långt över 900 Mbps har uppmätts för TCP. UDP i sin tur, väckte mer frågor än det nåddes svar, och den hade genomgående sämre prestanda än TCP-testerna. Det tyder på att man, när man gör program för vanliga persondatorer, inte tjänar något på att använda UDP utan snarare tvärt om. För studien av Länkportar så skapades ett IP-block som kan sända och ta emot data i samma hastighet som specificeras som den högsta i protokollbeskrivningen, fyra gigabit per sekund. Blocket verifierades genom simulering och genom att låta sändaren sända data som mottagaren lyckades ta emot. Slutligen jämfördes Länkporten mot andra protokoll med liknande karakteristik, och jämförelsen framställer det skapade IP-blocket som ett gott alternativ till andra protokoll, mycket på grund av sin enkelhet