本文關(guān)鍵詞：基于SATA2.0的高速存儲系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：存儲技術(shù)作為計算機(jī)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(shù)據(jù)時代的到來,海量的數(shù)據(jù)對存儲系統(tǒng)提出了更高的要求,傳統(tǒng)的存儲設(shè)備因?yàn)榇鎯λ俣嚷?已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的存儲需求,因此設(shè)計一種能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)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(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目設(shè)計了一種基于固態(tài)硬盤的大容量高速數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。通過分析系統(tǒng)的指標(biāo)要求,本文的設(shè)計思想是以多塊固態(tài)硬盤組成磁盤陣列提高數(shù)據(jù)存儲的速度;使用高性能FPGA作為控制器:一方面完成數(shù)據(jù)的高速傳輸,另一方面使用FPGA內(nèi)部資源實(shí)現(xiàn)SATA2.0協(xié)議可以減少硬件電路的設(shè)計;采用DDR2SDRAM存儲器作為系統(tǒng)的高速緩存,解決數(shù)據(jù)傳輸速率不匹配的問題。結(jié)合設(shè)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?qū)ξ锢韺�、鏈路層、傳輸層及�?yīng)用層依次作了介紹,重點(diǎn)對GTX收發(fā)器、OOB信號、原語、幀的封裝、CRC校驗(yàn)、加擾/解擾、編碼方式以及狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)等內(nèi)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(xì)的說明,結(jié)合磁盤陣列的傳輸特性本文設(shè)計了DMA傳輸模式大大提高了數(shù)據(jù)存儲速度;最后根據(jù)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(lián)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(yīng)的IP核,最終在FPGA上實(shí)現(xiàn)了SATA協(xié)議規(guī)定的所有要求。設(shè)計本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲是為了方便以后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,挖掘數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含的價值,因此本系統(tǒng)設(shè)計了數(shù)據(jù)回讀模式,為了簡化設(shè)計數(shù)據(jù)回讀模式與數(shù)據(jù)存儲時共用了SATA控制器和GTX收發(fā)器,我們?yōu)槠鋯为?dú)設(shè)計了數(shù)據(jù)處理模塊,通過回讀模式可以把存入固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)讀出后發(fā)送給用戶計算機(jī),用戶通過上位機(jī)軟件可以對硬盤中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。本系統(tǒng)的測試選用的是在線邏輯分析儀(ChipScope Pro)進(jìn)行片上系統(tǒng)的調(diào)試工作,最終的測試結(jié)果表明:該系統(tǒng)的持續(xù)讀寫速度可達(dá)800MB/S,經(jīng)過反復(fù)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(biāo)要求。
【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】：2016
【分類號】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1231667