本文關鍵詞：基于SATA2.0的高速存儲系統(tǒng)的設計與實現

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【摘要】：存儲技術作為計算機系統(tǒng)的重要組成部分,極大地影響著系統(tǒng)的性能。隨著大數據時代的到來,海量的數據對存儲系統(tǒng)提出了更高的要求,傳統(tǒng)的存儲設備因為存儲速度慢,已經無法滿足當前的存儲需求,因此設計一種能夠實現數據實時、高速存儲的大容量存儲系統(tǒng)變得十分必要。在這種背景下本文結合實際的項目設計了一種基于固態(tài)硬盤的大容量高速數據存儲系統(tǒng)。通過分析系統(tǒng)的指標要求,本文的設計思想是以多塊固態(tài)硬盤組成磁盤陣列提高數據存儲的速度;使用高性能FPGA作為控制器:一方面完成數據的高速傳輸,另一方面使用FPGA內部資源實現SATA2.0協(xié)議可以減少硬件電路的設計;采用DDR2SDRAM存儲器作為系統(tǒng)的高速緩存,解決數據傳輸速率不匹配的問題。結合設計思想本文主要完成了以下工作:首先對SATA2.0協(xié)議按照從下到上的劃分順序對物理層、鏈路層、傳輸層及應用層依次作了介紹,重點對GTX收發(fā)器、OOB信號、原語、幀的封裝、CRC校驗、加擾/解擾、編碼方式以及狀態(tài)機跳轉等內容作了全面透徹的分析;其次對SSD固態(tài)硬盤的發(fā)展歷程、傳輸特性以及磁盤陣列的工作原理作了詳細的說明,結合磁盤陣列的傳輸特性本文設計了DMA傳輸模式大大提高了數據存儲速度;最后根據SATA協(xié)議的要求本文選擇了Xilinx公司Virtex-5系列FPGA以及ISE和EDK聯合開發(fā)工具作為開發(fā)平臺,采取模塊化的方式為SATA協(xié)議的每一層定制了相應的IP核,最終在FPGA上實現了SATA協(xié)議規(guī)定的所有要求。設計本系統(tǒng)實現數據的存儲是為了方便以后對數據進行分析,挖掘數據中蘊含的價值,因此本系統(tǒng)設計了數據回讀模式,為了簡化設計數據回讀模式與數據存儲時共用了SATA控制器和GTX收發(fā)器,我們?yōu)槠鋯为氃O計了數據處理模塊,通過回讀模式可以把存入固態(tài)硬盤的數據讀出后發(fā)送給用戶計算機,用戶通過上位機軟件可以對硬盤中的數據進行管理。本系統(tǒng)的測試選用的是在線邏輯分析儀(ChipScope Pro)進行片上系統(tǒng)的調試工作,最終的測試結果表明:該系統(tǒng)的持續(xù)讀寫速度可達800MB/S,經過反復測試本系統(tǒng)工作穩(wěn)定,性能優(yōu)良,完全滿足了系統(tǒng)的指標要求。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP333

【參考文獻】

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