随着技术的不断发展，在高速数据采集、视频图像处理、卫星遥感测量、现代通信等领域中，对高速大容量数据的传输及存储提出了更高的要求。PCIE总线由于其极高的带宽和良好的性能，现已成为高速存储系统设计中一项重要的技术，因此研究基于PCIE总线的高速存储系统则显得非常有意义。本文在基于Xilinx Virtex6FPGA内嵌PCIE核的基础上，通过六路高速收发器TLK2711实现PCIE控制板之间的高速数据传输。PCIE接收控制板以DDR3作为大容量缓存，通过DMA写将数据高速的上传到系统内存并进行后续处理。本文首先介绍高速存储系统的研究现状、背景及意义，然后根据系统功能要求给出了基于PCIE的高速存储系统的硬件设计和FPGA逻辑设计。本文重点研究了数据同步缓存模块设计、DDR3存储接口模块设计和基于PCIE硬核的高速DMA读写设计。本文在最后给出了整个系统和各个部分的详细测试结果，通过对测试结果进行分析，验证了系统方案设计的可行性。