高速大容量存储系统的设计与实现

发布时间：2017-06-22 14:03

  本文关键词：高速大容量存储系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数据存储设备广泛应用于雷达、通信、医疗卫生、工业自动化等各行业。在雷达系统中，数据带宽不断增加，需要高速大容量存储设备实时记录海量数据。 本文针对雷达数据存储的特点，设计一款以NAND FLASH为存储介质、以FPGA为主控制器的高速大容量存储系统。在硬件设计中，使用流水和并行的方式操作NAND FLASH阵列，增加了存储速度；使用PCIe和GTX接口，提供了很高的传输带宽；实现纠正8比特错误的BCH编码，解决了数据可靠性问题。在软件设计中，使用MicroBlaze嵌入式微处理器完成存储系统与其它系统之间的通信协议解析，极大的提高了系统的复用性和可升级性，缩短了存储系统的设计时间。该系统搭载了96片NAND FLASH，，容量达到3TB，存储速度大于1.5GB/s，实现了导入、导出、记录、回放和简单的文件管理功能。 大量的实验结果表明，本文所设计的高速大容量存储系统容量、存取速度、传输带宽、数据可靠性等技术指标满足设计要求，系统能在复杂条件下稳定可靠的工作，可操作性强。
【关键词】：大容量固态存储 PCIe接口 BCH编码 NAND Flash控制器
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN957;TP333
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究背景和意义7
• 1.2 存储系统的研究现状和发展趋势7-12
• 1.2.1 国外研究现状7-9
• 1.2.2 国内研究现状9-11
• 1.2.3 存储系统的发展趋势11-12
• 1.3 论文结构安排12-13
• 第二章 存储系统方案设计13-31
• 2.1 存储系统的需求分析和方案13-14
• 2.1.1 存储系统的功能需求13
• 2.1.2 存储系统的技术指标13-14
• 2.1.3 存储系统的方案选择14
• 2.2 主要芯片选型和介绍14-23
• 2.2.1 存储芯片的选型15-16
• 2.2.2 存储芯片的介绍16-19
• 2.2.3 FLASH 阵列的组织19-20
• 2.2.4 主控芯片的选型20-22
• 2.2.5 主控芯片介绍22-23
• 2.3 硬件平台实现的要点23-28
• 2.3.1 高速接口设计23-24
• 2.3.2 电源设计24-28
• 2.4 软件的结构设计28-29
• 2.5 本章总结29-31
• 第三章 PCIe 控制器的设计与实现31-45
• 3.1 PCIe 总线概述31-36
• 3.1.1 PCIe 总线的拓扑结构31-32
• 3.1.2 PCIe 设备的分层结构32-33
• 3.1.3 PCIe 总线事务33-35
• 3.1.4 PCIe 中断35-36
• 3.2 PCIe 端点 IP 核36-38
• 3.3 PCIe BMD 的设计与实现38-43
• 3.3.1 发送引擎39-40
• 3.3.2 接收引擎40-41
• 3.3.3 DMA 控制器的验证41-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 差错控制编码45-59
• 4.1 BCH 码基本原理45-47
• 4.1.1 BCH 介绍45
• 4.1.2 BCH 码编译码原理45-47
• 4.2 有限域乘法器的设计47-49
• 4.3 BCH 编码器49-51
• 4.3.1 BCH 编译码器的设计49
• 4.3.2 并行 BCH 编码的实现49-50
• 4.3.3 并行 BCH 编码器接口50-51
• 4.4 BCH 译码器51-57
• 4.4.1 计算伴随式 S51-53
• 4.4.2 错误位置多项式求解53-55
• 4.4.3 钱搜索模块55-56
• 4.4.4 译码器的接口设计56-57
• 4.5 本章总结57-59
• 第五章 FLASH 阵列控制59-69
• 5.1 FLASH 控制器的设计59-65
• 5.1.1 控制器整体设计59-60
• 5.1.2 复位和设置属性操作60-61
• 5.1.3 双 plane 页编程操作61-63
• 5.1.4 双 plane 页读取操作63-64
• 5.1.5 双 plane 块擦除操作64-65
• 5.2 坏块管理65-67
• 5.2.1 初始坏块表的建立66
• 5.2.2 坏块表的维护66-67
• 5.3 文件管理67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结束语69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-75
• 硕士期间研究成果75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王顺;戴瑜兴;段小康;;基于FPGA的NAND Flash控制接口电路设计[J];计算机工程与科学;2010年07期

2 彭兵;步凯;徐欣;;NAND Flash坏块管理研究[J];微处理机;2009年02期

  本文关键词：高速大容量存储系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：472008