【摘要】： 隨著網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)的發(fā)展,SAN(Storage Area Networking)和低端服務(wù)器的成本降低,如何管理、優(yōu)化SAN以及整合與之相連的服務(wù)器,將成為企業(yè)控制成本、提高效率的關(guān)鍵因素,同時也將成為網(wǎng)絡(luò)存儲的研究熱點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)存儲控制器,一種全新的網(wǎng)絡(luò)存儲基礎(chǔ)架構(gòu)產(chǎn)品正好滿足這一要求,它將不連續(xù)的信息孤島整合為連續(xù)性的集中化信息系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)存儲控制器的硬件基礎(chǔ)是具有網(wǎng)絡(luò)化存儲管理功能的磁盤控制器,目前國外對網(wǎng)絡(luò)存儲控制器技術(shù)的研究主要集中在高端產(chǎn)品,其開發(fā)周期長且產(chǎn)品價格昂貴,為解決這個問題,提出了一種采用SOPC(System on a Programmable Chip)方式現(xiàn)實(shí)高性能磁盤控制器的構(gòu)想,SOPC是一種具有高靈活性與高性能的,將整個系統(tǒng)整合入一塊芯片的特殊嵌入式系統(tǒng)。 以FPGA(Field Programmable Gate Array)為核心,在其中建立雙32位的Nios II軟核處理器,添加SDRAM模塊,GbE(Gigabit Ethernet)接口,DMA(Direct Memory Access)控制器等IP(Intellectual Property)核,構(gòu)建了一種冗余磁盤通道控制器原型系統(tǒng)。它采用Avalon片上總線結(jié)構(gòu),內(nèi)接物理存儲設(shè)備,外連TCP/IP(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)網(wǎng)絡(luò),是整個網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)中的重要組成部分。從理論上可以論證,雙端口鏈路連接的冗余磁盤通道具有高帶寬,高安全性等優(yōu)勢。在磁盤通道控制器的主處理器上移植了嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)uC/OS-II,應(yīng)用可剪裁的TCP/IP協(xié)議棧,并編寫相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序,擴(kuò)展了控制器的網(wǎng)絡(luò)功能。 在Stratix GX開發(fā)板上對這個控制器系統(tǒng)進(jìn)行了測試,測試結(jié)果表明,相應(yīng)端口運(yùn)行正常,基本達(dá)到預(yù)期的功能要求。同時也說明采用SOPC技術(shù)構(gòu)建此嵌入式冗余磁盤通道控制器具有開發(fā)周期短,軟硬件升級方便,可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP368.11
【圖文】：

需的外設(shè)——包括存儲器，定制外設(shè)和 IP 模塊。第二，它能夠自動完成系統(tǒng)集成工作，這樣設(shè)計者不必拘泥于定義存儲器映射，中斷控制和總線控制。GUI 非常直觀，允許設(shè)計者配置復(fù)雜的系統(tǒng)。除了提供軟件和集成的 OS 之外，還包括定義具有多總線主設(shè)備，總線仲裁和 DMA 控制的系統(tǒng)。可以稱之為“庫——表接口”，它能自動地把部件添加到系統(tǒng)中。如下圖 2.3 是 SOPC Builder 的運(yùn)行界面，用戶從有效外設(shè)庫中選擇所需的核（在 SOPC Builder 窗口的左邊），然后，外設(shè)出現(xiàn)在當(dāng)前系統(tǒng)的部件表中（在 SOPC Builder 窗口的右邊）。每個外設(shè)會啟動一個配置向?qū)В笇?dǎo)用戶為這個系統(tǒng)配置外設(shè)的功能。部件表 GUI 允許用戶輸入每個外設(shè)基地址和中斷優(yōu)先級(SOPC Builder 也可以自動進(jìn)行分配)。系統(tǒng)可以直觀地連接總線體系，分配從設(shè)備端的仲裁優(yōu)先級，Altera 的解決方案成為“接插板”（窗口的中部），垂直線代表主設(shè)備；水平線代表從設(shè)備。接插板讓用戶制定主設(shè)備和從外設(shè)之間的連接，還可以為不同的主設(shè)備分配權(quán)重。這些權(quán)重定義了每個競爭主設(shè)備如何訪問從設(shè)備。

了確保滿足時序和協(xié)議要求，PCI 兆核函數(shù)已經(jīng)嚴(yán)格通過硬件測試。圖 4.6 PCI 模塊生成圖如上圖 4.6 是該 PCI 模塊的生成圖，它具有靈活的多種用途接口，用戶可以自

一個相鄰的存儲范圍，用戶僅需要選擇一個 BAR，從而減少邏輯單元消耗。根據(jù)用戶指定的參數(shù)，Quartus II 軟件自動有效地定制函數(shù)并實(shí)現(xiàn)邏輯。在 Stratix GX 開發(fā)板的背面有一個 PMC（PCI Mezzanine Card）插槽，可供用戶插入 PCI 卡擴(kuò)展其功能，通過該方法，以彌補(bǔ)開發(fā)板不能直接連接 SCSI 控制器的缺憾，在整個磁盤通道控制器的體系結(jié)構(gòu)中起到外接存儲設(shè)備的作用。4.3.3 LAN91C111 接口模塊網(wǎng)絡(luò)接口芯片采用SMSC公司的LAN91C111芯片，該器件是一個以太網(wǎng)控制器,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議棧中的傳輸層和MAC層的功能，是一款數(shù)模信號混合的設(shè)備；具有10/100M自適應(yīng)、雙工/半工自適應(yīng)等功能, 有很好的網(wǎng)絡(luò)兼容性。LAN91C111接口模塊包含了所有可用于實(shí)現(xiàn)Nios II系統(tǒng)與該芯片通訊的軟件功能，通過在SOPCBuilder內(nèi)添加LAN91C111接口模塊，可方便地實(shí)現(xiàn)該芯片與Stratix設(shè)備的控制信號相互連接，這樣Nios II系統(tǒng)就能通過RJ-45接口聯(lián)接到網(wǎng)絡(luò)。如下圖4.7所示是LAN91C111接口模塊的生成圖：

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本文編號：2754590