基于UDMA100方式的高速大容量数据存储技术研究

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1、摘要随着半导体集成技术的不断发展，数字化进程的日益加快，A/D转换器的速度越来越快，从几十MHz到GHz的采样率可供选择，使得高速数据采集系统的前端部分得以实现。然而，大量数据在后级的实时存储成为了限制系统性能进一步提升的重要因素之一。寻求高速率的传输存储技术、大容量的存储设备成为了急需解决的课题。由此，本文提出了基于IDE硬盘的脱机并行存储方案。在数据存储过程中，存储系统不受PC机丁预，在UDMA控制器下，采集数据被分时存储于多块硬盘，实现了高速数据的无丢失存储。事后数据的转换足在PC机的配合卜通过PCI接C1完成的。在系统的设计与实现过程中，首

2、先要深入研究IDE硬盘最新规范ATA7，了解其工作原理，掌握最新的写盘技术;设计UDMA控制器，脱机完成对硬盘的高速存储;研究利用单片机控制硬盘脱机工作的方法;采用分时存储方式对多块硬盘同时操作，实现无丢失的高速数据存储;利用PCI接「J实现PC机与存储系统的通信以及事后数据的读取。其次，在Windows2000操作系统厂完成对PCI接口卡驱动程序的开发及系统控制软件的设计，根据用户需求完成高层用户程序设计，将已存储的数据进行整理。最后，进行系统联调、总体测试。通过对高速率大容量存储系统的研究，最终设计出的存储系统具有以卜儿个突出的特点:采用IDE

3、硬盘进行数据存储，突破了目前大部分数据采集系统将数据缓存在RAM中所造成的容量限制，也使得较长时间‘实时数据存储成为可能;IDE硬盘的脱线工作方式和UDMA100写盘模式最大限度地发挥了IDE硬盘的极限写盘速度，从而实现了高速数据的实时存储;多硬盘并行工作、分时存储保证了高速数据的无丢失存储;采集数据与IDE硬盘直接对接，利用硬盘自身的缓存，简化了系统电路;存储系统与PC机通过PCI接口通信，方便用户对系统进行控制、及时了解系统工作状态以及事后对数据处理。在系统设计中采用了Altera公司的ACEXIK30可编程器件对大部分电路进行了集成，提高了系

4、统的速度、稳定性和可靠性。关键词数据存储;硬盘:UDMA;PCI--一一皇二鳖竺二鳖鉴里达一一一AbstractWiththedevelopmentofsemiconductoranddigitaltechnology,thesamplingrateofAnalogDigitalConverter(ADC)ishigherandhigher,andcanreachtoGHz,sothattheforwardsectionofthehigh-speeddataacquisitionsystemcanberealized.Anditisoneofthe

5、bottlenecksfortheperformanceofthewholesystemthathigh-speeddataarereal-timestored.Inthisdissertation,aschemeofreal-timestoringhigh-speeddataisproposed,whichisbasedonIDEharddisksthatworkatthesametime.Duringstoringdata,thesystemisnotintervenedbyPC,andhigh-speeddataarestoredintoha

6、rddisksunderthecontrollingofUltraDirectMemoryAccess(UDMA)controller.Inaddition,thelateprocessingisimplementedinWINDOWS2000operationsystem.Duringthesystemdesignandimplementation,itisnecessarytostudytheATA-7specificationsandtheprincipleofwritingandreadingIDEharddiskinordertodesi

7、gnUDMAcontroller.Thentheprojectstudiestheharddiskhowtoworkofflineunderthecontrolofthemicrocomputerandmulti-harddiskhowtostoredatabytime-sharing.Finally,lateprocessingisimplementedinWINDOWS2000operationsystem,whichincludePCIinterface,systemcontrolling,userinterfaceandsystemdebu

8、ggingetc.Thissystemisworkingwithmanyadvantages.Firstly,harddi