發(fā)布時間：2017-10-18 00:30

  本文關(guān)鍵詞：固態(tài)存儲陣列控制器的設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)和計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,設(shè)備對實時數(shù)據(jù)存儲的要求也越來越高。為了使要求存儲的數(shù)據(jù)實時、精確的記錄下來,數(shù)據(jù)的存儲速率和存儲容量的大小就變得非常重要。為了更好的適應(yīng)外場測試,存儲設(shè)備還應(yīng)該具有體積小、易于攜帶等特點。在數(shù)據(jù)采集、控制和存儲系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)存儲模塊起到了至關(guān)重要的作用。本文根據(jù)項目的具體參數(shù)要求,給出了數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的基本框架和實現(xiàn)流程。以Xilinx公司Virtex5系列FPGA為主開發(fā)芯片;以其中硬核CPU PowerPC440為主控單元;以XPS(Xilinx platform studio)為開發(fā)環(huán)境,DDR2 SDRAM為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)單元,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)到多塊SSD的存儲與回讀。本論文主要工作如下:1、在XPS集成開發(fā)環(huán)境下搭建存儲陣列控制器硬件平臺。在存儲陣列形成方面,本文通過例化4個并行的SATA控制器來完成;在數(shù)據(jù)控制方面,使用其內(nèi)置硬核PowerPC440來控制;在數(shù)據(jù)緩存方面,通過其MPMC控制器來實現(xiàn);在接收上級數(shù)據(jù)時,使用其數(shù)據(jù)采集模塊來完成;在發(fā)送數(shù)據(jù)時,通過數(shù)據(jù)回讀模塊來實現(xiàn);在和用戶進行交互時,使用RS232串口和SPI接口來完成。2、針對項目要求,在XPS集成開發(fā)環(huán)境下使用C語言編程,利用其內(nèi)置硬核PowerPC處理器實現(xiàn)了多個SSD的并行存儲與回讀,進而實現(xiàn)存儲陣列控制器的軟件設(shè)計。實現(xiàn)過程中,設(shè)置相關(guān)寄存器來完成緩存模塊的區(qū)域劃分,通過相關(guān)用戶接口函數(shù)和具體設(shè)計流程來完成數(shù)據(jù)到存儲陣列的讀寫任務(wù)。經(jīng)過測試,數(shù)據(jù)存儲和回放的速度均可達(dá)850MB/s,并且其誤碼率為0。3、根據(jù)系統(tǒng)具體要求,在其內(nèi)置CPU PowerPC基礎(chǔ)上設(shè)計自定義文件管理系統(tǒng)。本文所實現(xiàn)的硬盤管理系統(tǒng)具有寫文件、讀文件以及刪除文件等功能,使用其內(nèi)置SPI接口來完成命令接收工作。在物理結(jié)構(gòu)上,本文將此文件記錄保存在每個硬盤的0~3個扇區(qū),用戶可以通過讀取硬盤此區(qū)域內(nèi)的內(nèi)容來獲得其文件信息。由于使用的物理機構(gòu)為連續(xù)結(jié)構(gòu),所以在檢索文件記錄時,查找效率比較高同時也易于實現(xiàn)。本文充分利用了FPGA的高速、實時、可編程等特點,設(shè)計了一種實時、精確、高速存儲數(shù)據(jù)的方法,并經(jīng)過實際測試,系統(tǒng)各方面均達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求,可以用于和其他模塊進行聯(lián)調(diào)。
【關(guān)鍵詞】：SSD XPS PowerPC440 SATA控制器 文件系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 課題研究的背景和意義16
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研制狀況16-19
• 1.2.1 存儲相關(guān)技術(shù)16-18
• 1.2.2 其他相關(guān)技術(shù)18-19
• 1.3 本文內(nèi)容安排19-22
• 第二章 存儲陣列控制器硬件平臺設(shè)計22-34
• 2.1 課題介紹22-25
• 2.2 固態(tài)硬盤存儲陣列設(shè)計25-26
• 2.3 控制器硬件平臺設(shè)計26-32
• 2.3.1 本文所使用IP核研究27-30
• 2.3.2 硬件平臺環(huán)境搭建30-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第三章 存儲陣列控制器軟件設(shè)計34-56
• 3.1 SATA協(xié)議研究34-46
• 3.1.1 物理層34-37
• 3.1.2 鏈路層37-41
• 3.1.3 傳輸層41-43
• 3.1.4 應(yīng)用層43-46
• 3.2 接口函數(shù)配置寄存器介紹46-47
• 3.3 軟件設(shè)計流程47-54
• 3.3.1 軟件設(shè)計方案47-50
• 3.3.2 軟件具體實現(xiàn)50-54
• 3.4 本章小結(jié)54-56
• 第四章 文件系統(tǒng)設(shè)計56-70
• 4.1 主流文件系統(tǒng)研究56-58
• 4.1.1 NTFS文件系統(tǒng)56-57
• 4.1.2 EXT4文件系統(tǒng)57-58
• 4.2 存儲陣列的文件系統(tǒng)設(shè)計58-68
• 4.2.1 存儲區(qū)域的分配60-62
• 4.2.2 文件存儲的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)62-65
• 4.2.3 文件系統(tǒng)功能實現(xiàn)65-68
• 4.3 本章小結(jié)68-70
• 第五章 存儲陣列控制器測試70-80
• 5.1 存儲陣列控制器緩存模塊測試70-71
• 5.2 系統(tǒng)初始化測試71-72
• 5.3 硬盤陣列寫數(shù)據(jù)測試72-76
• 5.4 硬盤陣列讀數(shù)據(jù)測試76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第六章 總結(jié)與展望80-82
• 6.1 本文總結(jié)80
• 6.2 展望80-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 致謝84-86
• 作者簡介86-87

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 ;Digital為OpenVMS客戶推出新一代存儲陣列控制器[J];今日電子;1996年10期

2 ;惠普4路工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器再上新高引領(lǐng)進入“新動力”時代[J];每周電腦報;2003年30期

3 ;快遞[J];中國計算機用戶;1998年21期

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中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 隋容德;EVA:無招勝有招[N];計算機世界;2003年

2 ;惠普MSA1000——高效便捷的FC解決方案[N];計算機世界;2003年

3 ;惠普MSA1000—— 高效便捷的FC解決方案[N];中國計算機報;2003年

4 ;HP Virtual Array 7410[N];中國計算機報;2002年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張耀軍;基于FPGA的高速eMMC陣列控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2015年

2 王棟;固態(tài)存儲陣列控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2015年

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本文編號：1051920