基于fpga对象存储控制器sata接口及关键技术的研究

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1、ADissertationSubmittedtoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringTheResearchoftheSATAInterfaceandKeyTechnologiesofObject-basedStorageControllerCandidate:LiuXunMajor:ComputerArchitectureSupervisor:Prof.FengDanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuha

2、n430074,P.R.ChinaJanuary,2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：2007年2月1日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技

3、大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘√要随着存储需求的增加及存储应用日益复杂，以块为基础的存储接口已限制了存储系统的发展，以对象为基础的存储接口应运而生。对象级接口是块级接口和文件级接口的完美结合，具有安全性、跨平台操作性、高性能和智能化的特点，但是对象级接口智能化的管理和复杂存储协议的解析使对象存储控制器的负荷加重，为了提高对象存储系统的性能，进行了对

4、象存储控制器的硬件设计与研究。基于现场可编程门阵列FPGA（FieldProgrammableGateArray），使用交换式的Avalon总线与RISC（ReducedInstructionSetComputer）型的NiosII处理器，设计对象存储控制器的总体架构；基于可编程片上系统技术，用硬件描述语言实现串行高级连接技术SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment）协议与光纤通道底层协议的部分功能；基于IP（IntellectualProperty）核，并采用锁相环进行分频倍频，实现了DDR内存控制器及其时钟电路；基于

5、实时操作系统ucLinux，并采用硬件抽象层技术屏蔽硬件细节，在软件层次上实现面向对象存储协议。进行循环冗余校验CRC（CyclicRedundancyCheck）算法的优化与扰码（Scrambling）算法的优化，通过资源复用提高空间并行度，以更多的组合逻辑资源换取更高的性能；对SATA链路层的大型状态机进行切割，运用流水线原理提高时间并行度，以更多的寄存器资源换取更高的性能。进行功能仿真与时序仿真，确保在功能正确的前提下，硬件的工作频率得到提高，系统的性能得到提升。关键词：对象存储控制器,现场可编程逻辑阵列,串行高级连接技术*该项研究受国家重点基础研究（

6、―973‖计划）2004CB318201资助IAbstractWiththerequirementforstorageandthecomplicateapplicationofstorage,theblock-basedstorageinterfaceshaveblockedthedevelopmentofstoragesystem,theObject-basedStorageinterfacescomeoutandfeedtheneeds.TheObject-basedStorageisthecombinationofblock-basedstorage

7、andfile-basedstorageandisknownassecurity,scalability,high-performanceandintelligence,buttheObject-basedStorageControllerbecomesthebottleneckbecauseoftheintelligentmanagementandthecomplicateprotocoldecode.InordertoovercomethisstatusandimprovingtheperformanceoftheObject-basedStorageS

8、ystem,thehardwaredesignofO