一种基于FPGA的固态存储系统技术方案

本申请提供了一种基于FPGA的固态存储系统，所述系统包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。本申请提供的基于FPGA的固态存储系统，通过在FPGA内置主机控制器，实现多个SSD并行存储，保证固态存储系统具有较大的存储容量和较高的存储速度，解决单一SSD不能满足大容量和高速度的需求。

A solid state storage system based on FPGA

The present application provides an FPGA-based solid-state storage system comprising an FPGA and a number of SSDs, wherein a number of host controllers are built-in, the host controllers are connected to the SSD respectively, and the FPGA manages the SSD through the host controller. This application provides a solid-state storage system based on FPGA, which implements parallel storage of multiple SSDs through the built-in host controller in the FPGA, guarantees that the solid-state storage system has large storage capacity and high storage speed, and solves the problem that a single SSD can not meet the needs of large capacity and high speed.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的固态存储系统
本申请涉及固态硬盘
，尤其涉及一种基于FPGA的固态存储系统。
技术介绍
固态硬盘(SSD，SolidStateDrive)是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，因具有读写速度快、低功耗、无噪音、抗震动、低热量、体积小的特性而被广泛的应用于军事、车载、工业、医疗、航空等领域。但随着数据存储的容量和速度要求的不断增加，比如4K传感器的视频采集，以60帧/s的速度采集，需要高达2GB/s的带宽，容量需求也高达几个TB级别以上，普通单一的SSD不能满足如此大容量以及高速度的需求。如SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件)SSD的最高读写速度只能达到550MB/s，远远不能满足上述高速度使用需求。
技术实现思路
本申请提供了一种基于FPGA的固态存储系统，提高数据存储容量和速度。本申请提供了一种基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述系统包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述SSD为PCIeNVMeSSD，所述主机控制器为PCIeNVMe主机控制器。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述SSD包括SSD控制器和非易失闪存颗粒，所述主机控制器通过PCIe接口与所述SSD控制器连接。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述PCIeNVMeSSD为XMC外形尺寸的PCIeNVMeSSD。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述SSD外部连接有销毁电路，所述销毁电路包含软销毁模块和硬销毁模块。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述SSD设置有触发开关，所述触发开关用于启动所述销毁电路。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述软销毁模块包括第一触发开关、第一D型锁存器和夹板连接器，所述第一触发开关与所述第一D型锁存器电连接，所述第一D型锁存器分别与所述SSD的控制器和夹板连接器电连接。优选的，上述基于FPGA的固态存储系统中，所述硬销毁模块包括第二触发开关、第二D型锁存器、夹板连接器、非门、与门和电源转换芯片，所述第二触发开关与所述第二D型锁存器电连接，所述第二D型锁存器分别与所述非门的输入端以及夹板连接器电连接，所述非门的输出端与所述与门的输入端电连接，所述与门的输出端与所述电源转换芯片电连接，所述电源装换芯片与所述SSD电连接。本申请提供的基于FPGA的固态存储系统，包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。通过在FPGA内置主机控制器，实现多个SSD并行存储，保证固态存储系统具有较大的存储容量和较高的存储速度，解决单一SSD不能满足大容量和高速度的需求。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例一提供的基于FPGA的固态存储系统的结构图；图2为本申请实施例二提供的基于FPGA的固态存储系统的结构图；图3为本申请实施例三提供的基于FPGA的固态存储系统的结构图；图4为本申请实施例提供的软销毁电路结构图；图5为本申请实施例提供的硬销毁电路结构图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。参照附图1，该图示出了本申请实施例一提供的基于FPGA的固态存储系统的基本结构。本申请提供的基于FPGA的固态存储系统包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。FPGA(Field－ProgrammableGateArray，即现场可编程门阵列)，FPGA内置主机控制器，无需外部CPU干预下，硬件实现主机端的驱动控制程序，可同时读写多个SSD，实现性能、容量倍增。SSD由SSD控制器和大容量的非易失闪存颗粒构成，主机控制器通过接口与SSD控制器连接。本申请实施例提供的基于FPGA的固态存储系统通过在FPGA内置主机控制器，实现多个SSD并行存储，保证固态存储系统具有较大的存储容量和较高的存储速度，解决单一SSD不能满足大容量和高速度的需求。具体的，SSD可以为SATASSD或PCIeNVMeSSD等，主机控制器为SATA主机控制器或PCIeNVMe主机控制器。相应的基于FPGA的固态存储系统的结构图参见附图2和3。其中，图2中采用SATASSD和SATA主机控制器，图3中采用PCIeNVMeSSD和PCIeNVMe主机控制器。参见附图2，该图示出了本申请实施例二提供的基于FPGA的固态存储系统采用FPGA和内置在FPGA中的SATA主机控制器，实现FPGA后面连接多个SATASSD，进而达到几个TB级以上的存储容量以及达到几个GB/s的存储速度。根据对固态存储系统容量以及速度的需要选择SATA主机控制器、SATASSD的数量以及单个SATASSD的容量。如当要实现6TB容量以及6GB/s的读写速度的固态存储系统，可选用12个500GB的SATASSD才能实现。SATASSD是目前使用最为广泛的固态硬盘。SATA主机控制器与SATASSD通过SATA6Gbps连接。参见附图3，该图示出了本申请实施例三提供的基于FPGA的固态存储系统采用FPGA和内置在FPGA中的PCIeNVMe主机控制器，通过FPGA后面连接多个PCIeNVMeSSD，进而达到几个TB级以上的存储容量以及达到几个GB/s的存储速度。单个PCIeNVMeSSD的读写速度可达到1.5GB/s，如此当要实现6TB容量以及6GB/s的读写速度的固态存储系统时，只需要4个2TB的PCIeNVMeSSD。相较于实施例二提供的基于FPGA的固态存储系统，本实施例提供的在满足相同需求的时候，可以使用更少数量的PCIeNVMeSSD，有助于减少整个系统的体积和功耗。PCIeNVMe主机控制器与PCIeNVMeSSD通过PCIeGen3连接，通过PCIeNVMe主机控制器实现按照标准PCIeGen3接口和NVMe协议对PCIeNVMeSSD进行读写管理。本申请具体实施方式中PCIeNVMe主机控制器为IP-Maker开发的NVMeHostIP核，是根据标准NVMe协议开发的IP核，完全基于NVMe协议控制所有数据流，可被集成到FPGA达到百万级IOPS性能，完全适配市面上主流的PCIeNVMeSSD，轻松的实现低成本嵌入式存储系统。可实现PCIeNVMeSSD的初始化、PCIeNVMeSSD的硬件侦测和共享内存的参数设置。在性能上，该IP核最大可实现PCIeGen3x8的接口，最大读写带宽可达8GB/s，并提供亚微妙的读写延迟。PCIeNVMe主机控制器的数据处理过程为：数据采集系统(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述系统包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述系统包括FPGA和若干SSD，所述FPGA内置若干主机控制器，所述主机控制器分别与所述SSD连接，所述FPGA通过所述主机控制器管理所述SSD。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述SSD为PCIeNVMeSSD，所述主机控制器为PCIeNVMe主机控制器。3.根据权利要求1所述的基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述SSD包括SSD控制器和非易失闪存颗粒，所述主机控制器通过PCIe接口与所述SSD控制器连接。4.根据权利要求2所述的基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述PCIeNVMeSSD为XMC外形尺寸的PCIeNVMeSSD。5.根据权利要求1所述的基于FPGA的固态存储系统，其特征在于，所述SSD外部连接有销毁电路，所述销毁电路包含软销...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹刚，张伯坚，彭鹏，
申请(专利权)人：湖南国科微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43