01
课程导论与硬件平台概览
FPGA交易网卡应用场景 · Alveo U250 · Vivado+Vitis搭建
导论平台
02
PCIe DMA 基础与框架
PCIe协议 · DMA原理 · XDMA IP · AXI4-Stream时序
DMAPCIe
03
交易网卡MAC层设计
10G/25G MAC IP · GMII/RGMII · MAC地址过滤
MAC以太网
04
UDP/IP协议栈硬件实现
ARP · IP校验和 · UDP封装 · 首部生成
UDP协议栈
05
交易协议解析引擎
FIX/OUCH字段提取 · 会话状态机 · 心跳处理
FIX状态机
06
高精度时间戳单元
IEEE 1588v2 · 硬件时间戳 · 时钟同步 · 纳秒精度
PTP时间戳
07
多通道数据分发器
UDP端口流分类 · 多队列环形缓冲 · 轮询调度
分发队列
08
片上存储与查找表
Block RAM/UltraRAM · MAC地址表 · 哈希查找
存储查找
09
流量控制与拥塞管理
Pause帧 · PFC · WRED · 令牌桶整形
流控QoS
10
安全与加密引擎
AES-GCM · 密钥管理 · TLS卸载 · IPsec ESP
加密安全
11
主机驱动框架
Linux内核模块 · PCIe枚举 · 字符/网络设备 · IOCTL
驱动内核
12
DMA缓冲区管理
描述符环 · 零拷贝 · 内存池 · Cache一致性
DMA内存
13
中断与轮询模式
MSI-X · NAPI · 自适应节流 · 性能对比
中断NAPI
14
硬件寄存器抽象层
BAR映射 · 寄存器封装 · 位域宏 · 调试寄存器
寄存器抽象
15
数据路径优化
批量收发包 · LRO/GRO · TSS/RSS · 分片聚合
性能卸载
16
控制路径实现
网卡配置 · 统计信息 · 固件升级 · 错误恢复
控制管理
17
性能测试与调优
iperf/trex · 延迟吞吐 · CPU亲和性 · NUMA感知
测试调优
18
调试与验证方法
ILA探针 · 仿真波形 · 驱动日志 · 硬件环路
调试验证
19
交易场景专项优化
微突发 · 确定性延迟 · 优先级抢占 · 看门狗
交易优化
20
多板卡协同
多FPGA同步 · 时钟分发 · 数据聚合 · 故障切换
多卡协同
21
虚拟化支持
SR-IOV · VFIO · DPDK兼容 · 容器化
虚拟化SR-IOV
22
固件升级与安全启动
QSPI Flash · 多镜像 · 回滚 · 签名验证
固件安全
23
监控与可观测性
硬件计数器 · 延迟直方图 · 遥测 · Prometheus
监控遥测
24
案例实战：低延迟行情网关
需求分析 · 架构设计 · 模块划分 · 集成测试
实战行情
25
案例实战：高频交易订单路由
订单状态机 · 风险检查 · FIX会话 · 性能基准
订单路由
26
案例实战：市场数据合成器
多源对齐 · 快照增量 · 订阅发布
数据合成
27
案例实战：硬件风控引擎
最大订单量 · 自成交预防 · 价格带 · 熔断
风控硬件
28
案例实战：网络抓包与回放
硬件抓包 · PCAP导出 · 流量回放 · 一致性测试
抓包回放
29
前沿技术探索
SmartNIC/DPU · CXL · P4 · OpenNIC
前沿DPU
30
课程总结与职业发展
知识体系 · 面试题 · 学习路径 · 开源社区
总结职业