用于固态硬盘ddr2控制器设计

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要随着CPU运算速度的不断加快，传统的机械硬盘的读写速度的瓶颈效应越来越明显，进而导致了固态硬盘的发展。可以预见在不久的将来，固态硬盘将会得到大规模的应用。目前主流的固态硬盘的存储介质为Flash，当超过一定的擦写次数之后，Flash的存储可靠性会迅速降低，并且Flash的数据传输速度远小于固态硬盘外部数据传输速度。在固态硬盘中引入DDR2SDRAM（DoubleDateRateTwoSynchronousDynamicRandomAccessMemory，第二代双倍数据率同步动态随机存取存储器）作为缓存，不仅能够解决传输速率不一致的问题，

2、而且通过合并写操作，减少Flash的擦写次数，进而延长Flash的寿命。本文根据DDR2的JEDEC标准，对DDR2控制器进行了功能上的划分，并使用硬件描述语言实现各个模块的功能。着重分析了DDR2控制器设计的重点以及难点所在——数据的校准，并利用四个步骤的校准，实现读数据从数据选取脉冲时钟域到系统时钟域的转换。通过分析DDR2的时序与性能间的关系并结合固态硬盘的应用，对DDR2控制器进行了性能上的优化，降低DDR2的功耗的同时提高了DDR2的带宽利用率。利用流水线的技术，隐藏了读写地址比较、更新的处理时间，加快了DDR2控制器的处理速度。内建自测试模块提供两种测试

3、模式可以用来测试DDR2芯片的好坏。构建结构化的测试平台，对DDR2控制器进行了仿真验证，大大缩短了DDR2控制器的验证时间。利用FPGA验证控制器逻辑部分功能的正确性。利用Nanosim-VCS混合仿真验证全数字DLL以及延迟链的功能正确性。关键词：固态硬盘，DDR2控制器，数据校准，带宽利用率I华中科技大学硕士学位论文AbstractAstheacceleratingspeedofCPUoperation,traditionalmechanicalharddiskwhichisreadingandwritingslowlyhavebecomethebottlen

4、eckofcompute,whichresultinthedevelopmentofsolidstatedisk.WecanexpectthatSSDwillbeappliedlargely.FlashisthestoragemediainmostSSD.Afterreachcertainwriteendurance,thereliabilityofflashwillberapidlyreduced,andthetransferrateofflashismuchsmallerthantheSSDexternaltransferrate.IntroducingDDR2

5、asthecacheofSSD,cannotonlysolvetheproblemofinconsistenttransferrate,butalsocanextendthelifeofflashbymergingwritingoperationandreducingthenumberofwritinganderasing.AccordingtotheJEDECDDR2standard,wecarriedouttheDDR2controllerfunctionaldivisionandimplementthefunctionofeachmoduleusinghard

6、waredescriptionlanguage.WefocusedonanalyzingthedifficultyoftheDDR2controller--thedatacalibration,andusedafour-stepcalibrationtoachievethereadingdatatransitionfromtheDQSdomaintothesystemclockdomain.ByanalyzingtherelationshipbetweentimingandperformanceofDDR2andcombiningtheapplicationofSS

7、D,weoptimizedtheperformanceoftheDDR2controller,whichimprovedthebandwidthutilizationwhilereducingthepower.Theusageofpipelinetechnologyhidthecomparingandupdatingtimeofreadingandwritingaddresses,whichacceleratedtheprocessingofDDR2controller.Built-inselftestmoduleprovidedtwotestmodesthat