An FPGA implementation for a high-speed optical link with a PCIe interface

This thesis describes the design and implementation of an optical fiber based high speed interface between two computers. The system is particular in that the data transits in a Field Programmable Gate Array (FPGA) situated between each computer and the optical fiber link. The measured full duplex speed for exchanging data between two C programs running on two different computers is over 8Gbit/s, including encoding, protocol and software overhead. This design is suited for applications requiring high bandwidth between two computers, and since an FPGA sees all the data being exchanged, it can be used as a fast and flexible data processing tool: Error correction, debug support, data analysis, encryption and compression are all possible uses where the FPGA can save the Central Processing Unit (CPU) an important amount of computing cycles.Cette thèse décrit la conception et l'implémentation d'une interface à grande vitesse entre deux ordinateurs, basée sur un lien en fibre optique. La particularité du système est que les données transitent dans un "Field Programmable Gate Array" (FPGA) qui se trouve entre chaque ordinateur et les câbles en fibre optique. La vitesse de transmission bidirectionnelle de données d'un programme en C à un autre via cette interface a été mesurée à plus de 8Gbit/s. Ceci inclus les ralentissements dus à l'encodage, le protocole de communication et le logiciel. Cette conception convient à des applications demandant une bande passante importante entre deux ordinateurs, et comme un FPGA observe toutes les données échangées, ce dernier peut être utilisé comme un outil de traitement de données rapide et flexible: La correction d'erreur de transmission, le support de débogage, l'analyse, le chiffrement et la compression de données sont toutes des applications potentielles où le FPGA peut alléger la tâche de l'unité centrale