Corundum
corundum
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🧩 软硬件结合
已发布
项目简介
Open source FPGA-based NIC and platform for in-network compute
Corundum 是一个基于 FPGA 的高性能开源网卡（NIC）及网络内计算平台，专为需要极致网络性能与灵活性的场景设计。它解决了传统商用网卡在队列数量、传输调度精度和可定制性上的局限，尤其适用于软件定义网络、时间敏感网络（TSN）、5G 前传、高频交易以及数据中心内自定义加速等应用。
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项目特点
**高性能数据通路**：支持 10G/25G/100G 以太网和 PCIe Gen 3，实现高吞吐量网络通信。
**大规模队列管理**：使用 Block RAM 或 Ultra RAM 高效存储队列状态，支持数千个独立可控的发送、接收、完成和事件队列。
**精确传输调度**：每个接口可拥有多个端口，每个端口配备独立调度器，支持高精度 TDMA 调度，结合 PTP 时间同步实现确定性网络传输。
**灵活的应用扩展**：提供专用应用区域，通过独立的 PCIe BAR 和核心数据通路/DMA 接口实现自定义逻辑。
**广泛硬件支持**：支持 Xilinx 和 Intel 的多款 FPGA 开发板，包括 Alveo、Kintex、Virtex、Stratix 10、Agilex 等系列。
**开源 MAC/PHY**：10G/25G 操作使用开源 verilog-ethernet 模块，无需额外许可；100G 操作需使用 Xilinx CMAC 核心（免费许可）。
**完整仿真框架**：提供从驱动/PCIe 接口到以太网接口的端到端仿真环境，便于开发和调试。
技术规格
| 以太网速率 | 10G / 25G / 100G |
|---|---|
| 主机接口 | PCI Express Gen 3 |
| DMA 引擎 | 自定义高性能、紧耦合 PCIe DMA |
| 队列数量 | 1000+ 发送/接收/完成/事件队列 |
| 传输调度 | 轮询调度、高精度 TDMA |
| 时间同步 | IEEE 1588 PTP（硬件时间戳） |
| 卸载功能 | 校验和卸载、RSS 流哈希 |
| 中断方式 | MSI 中断 |
| 支持 FPGA 厂商 | Xilinx（7系列、UltraScale、UltraScale+）、Intel（Stratix 10、Agilex） |
| 驱动支持 | Linux 内核网络协议栈集成 |
| 仿真支持 | 全系统仿真（驱动/PCIe 到以太网） |
项目资源
搜索资源
物料清单 (BOM)
| 物料名称 | 数量 | 参考价格 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 支持的 FPGA 板（如 Xilinx Alveo U250） | 1 | — | 根据需求选择，详见支持列表 |
| FPGA 板配套电源 | 1 | — | 根据板卡规格 |
| SFP+/QSFP28 光模块及光纤/铜缆 | 若干 | — | 根据接口速率和数量 |
| 配备 PCIe Gen3 x8/x16 插槽的 PC/服务器 | 1 | — | 运行 Linux 系统 |
| FPGA 板散热方案（风扇/散热片） | 1 | — | 根据板卡功耗 |
能力画像
⚪ 记忆与知识检索: 1/5
🔵 逻辑推演: 4/5
⚪ 表达与交流: 1/5
⚪ 感知与观察: 1/5
🔵 数理与计算: 4/5
🔵 动手与操作: 4/5
🔵 狂热与坚持: 4/5
🔵 创造与创新: 4/5
项目图库
所需技能
🔧 **动手能力**：需要具备 FPGA 开发板硬件搭建、PCIe 插卡、网络线缆连接等硬件操作能力。熟悉 FPGA 开发工具（Vivado/Quartus）的使用。
💻 **编程能力**：需要掌握 Verilog/VHDL 硬件描述语言，了解 Linux 驱动开发和 C 语言编程。熟悉网络协议栈（TCP/IP、以太网）基本原理。
⚡ **电子电路**：需要理解 PCIe 接口协议、DMA 传输机制、以太网 PHY/MAC 层工作原理。了解时钟同步（PTP）和高速数字设计基础。
适用场景
**高性能计算（HPC）网络**：作为智能网卡实现低延迟、高吞吐的数据传输，支持 RDMA 或自定义网络协议。
**网络功能虚拟化（NFV）**：在 FPGA 上卸载网络处理任务（如防火墙、负载均衡、流量整形），释放 CPU 资源。
**时间敏感网络（TSN）**：利用高精度 TDMA 和 PTP 时间同步，实现确定性网络通信，适用于工业自动化和车载网络。
**网络研究与教学**：作为开源平台，用于研究新型网络架构、传输协议、硬件卸载技术等。
**数据中心加速**：在网卡上实现应用层加速（如键值存储、数据压缩、加密），降低端到端延迟。