Infiniband(以下简称IB)技术是一种开放标准的、目前带宽最高的高速网络互连技术。该技术不但简化并加速了服务器之间的连接,而且支持服务器与远程存储和网络设备的连接,具有低延时、高带宽的特点。IB已经成为目前主流的高性能计算机互连技术。端系统HCA卡是IB网络体系结构的重要组成部分,实现IB网络与主机节点之间的高速适配和互连。HCA实现IB协议栈中物理层、链路层、网络层和传输层的数据处理功能,特别是接口的虚拟化与服务器的虚拟化相结合实现了低成本、高效率的I/O虚拟化解决方案。本文对IB网络端系统的关键技术和实现机制进行了深入地研究,主要研究内容包括:(1)分析了IB接口适配器的硬件实现模型,并对其中的关键技术,包括接口的虚拟化、虚实地址转换、远程DMA(RDMA)、处理功能卸载和中断优化,进行了深入地分析和讨论。(2)基于Mellanox公司的ConnectX芯片设计实现了高性能的IB接口适配器——YH-HCA。详细介绍了YH-HCA的总体结构、数据收发处理流程、关键电路设计、驱动程序的设计实现等。(3)提出了将IB接口逻辑与CPU及北桥集成的实现模型-CI2,该模型可以降低接口处理延时,并且能对服务器的虚拟化提供更好的支持。针对多个虚拟机之间数据交换问题,提出了一种新的交换结构及其调度策略。综上所述,本文的研究工作对高性能IB网络的部署应用,特别是高性能IB网络接口HCA的设计实现具有较强的指导意义。