【摘 要】
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随着信息社会的发展,数据量呈爆炸式增长,因而对存储系统性能提出了更高的要求。传统固态硬盘(SSD)采用的SATA、SAS等接口已经逐渐落后于高速增长的硬盘带宽,成为高带宽、大
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随着信息社会的发展,数据量呈爆炸式增长,因而对存储系统性能提出了更高的要求。传统固态硬盘(SSD)采用的SATA、SAS等接口已经逐渐落后于高速增长的硬盘带宽,成为高带宽、大容量数据存储系统发展的瓶颈。基于PCIe接口的SSD以其高性能和低功耗的特性得到了更多的青睐。本文完成了基于FPGA的大容量存储模块硬件电路的设计,同时探讨了如何利用FPGA丰富的逻辑资源来实现NVMe协议,并且将数据以RAID 0方式实时写入SSD阵列,使CPU能通过PCIe接口访问固态存储系统。在FPGA逻辑设计过程中,本文根据NVMe协议的特征和实现过程设计了基于全交换互连结构IP核的FPGA工程架构,研究了基于AXI4总线协议的自定义IP核,实现对PCIe总线数据的接收、解析、缓存、发送等功能。经实验验证,利用FPGA基于NVMe协议来实现RAID0存储构架,方案明确、设计合理,能满足较高的系统数据吞吐与处理要求。实际写速率达到5.12GB/S,读速率达到5.4GB/s。RAID 0的并行处理机制可以使多个独立的PCIe SSD协调工作,相较于CPU直接访问单块硬盘,有效增加了存储系统的带宽和容量。
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