一种NVMe固态存储系统的实现方法及架构技术方案

本发明专利技术公开一种NVMe固态存储系统的实现方法，涉及存储设备技术领域，其基于PCIe接口协议，自定义并配置PCIe IP核，使主机端能够发现相应的PCIe设备；基于NVMe协议，自定义FPGA的NVMe IP核及NVMe IP核存储数据结构，NVMe IP核连接PCIe IP核；自定义并配置EMIF IP核，EMIF IP核连接NVMe IP核和DDR4 SDRAM，并读取PCIe IP核数据缓存在DDR4 SDRAM中；自定义并配置NAND Flash Controller IP核和NAND Flash，前者读取DDR4 SDRAM的缓存数据并传输至后者。本发明专利技术还公开一种实现架构，其与前述方法相结合，完成数据的写入和读取。

【技术实现步骤摘要】
一种NVMe固态存储系统的实现方法及架构
本专利技术涉及存储设备
，具体的说是一种NVMe固态存储系统的实现方法及架构。
技术介绍
自进入21世纪信息化时代，信息大爆炸随之而来，不断增长的信息量对存储设备提出了更高的要求。硬盘有固态硬盘(SolidStateDrive，简称SSD，新式硬盘，又称固态存储系统)、机械硬盘(HDD，传统硬盘)、混合硬盘(HHD，一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。SSD采用闪存颗粒来存储，HDD采用磁性碟片来存储，混合硬盘(HHD:HybridHardDisk)是把磁性硬盘和闪存集成到一起的一种硬盘。固态存储系统是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，主要由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)两部分组成。与传统机械硬盘相比，固态存储系统具有读写速度快、体积小、重量轻、抗震性强、噪音小、耗电量低等优点。NVMe协议用于实现主控软件与非易失存储设备间的数据传输，其在设计时，针对固态存储系统的特性，优化了命令发送和完成路径，通过PCIe链路传输数据，利用PCIe高带宽实现高速数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于,在ARM处理器和Avalon总线的基础上，/n基于PCIe接口协议，自定义并配置PCIe IP核，使主机端能够发现相对应的PCIe设备，实现主机端与设备端之间的数据通信功能；/n基于NVMe协议，自定义FPGA的NVMe IP核及NVMe IP核存储数据结构，NVMe IP核通过Avalon总线连接PCIe IP核；/n自定义并配置EMIF IP核，EMIF IP核一端通过Avalon总线连接FPGA的NVMe IP核，EMIFIP核另一端连接DDR4 SDRAM，且EMIF IP核通过Avalon总线将间接读取的PCIe IP核数据直接缓存...

【技术特征摘要】
1.一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于,在ARM处理器和Avalon总线的基础上，
基于PCIe接口协议，自定义并配置PCIeIP核，使主机端能够发现相对应的PCIe设备，实现主机端与设备端之间的数据通信功能；
基于NVMe协议，自定义FPGA的NVMeIP核及NVMeIP核存储数据结构，NVMeIP核通过Avalon总线连接PCIeIP核；
自定义并配置EMIFIP核，EMIFIP核一端通过Avalon总线连接FPGA的NVMeIP核，EMIFIP核另一端连接DDR4SDRAM，且EMIFIP核通过Avalon总线将间接读取的PCIeIP核数据直接缓存在DDR4SDRAM中，完成数据经由Avalon总线变化通过PCIe物理接口到DDR4SDRAM的写入和读取；
自定义并配置NANDFlashControllerIP核和NANDFlash，NANDFlashControllerIP核通过Avalon总线读取DDR4SDRAM的缓存数据，并传输至NANDFlash中。


2.根据权利要求1所述的一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于，所述Avalon总线包括Avalon-MM总线和Avalon-ST总线；
所述ARM处理器通过Avalon-MM总线分别连接NVMeIP核及NVMeIP核存储数据结构、EMIFIP核、NANDFlashControllerIP核，
所述NVMeIP核通过Avalon-ST总线连接PCIeIP核，完成PCIeIP核到NVMeIP核的读写控制，
所述EMIFIP核一端通过Avalon-MM总线连接FPGA的NVMeIP核，完成NVMeIP核到EMIFIP核的读写控制，
所述NANDFlashControllerIP核通过Avalon-MM总线读取DDR4SDRAM的缓存数据。


3.根据权利要求1所述的一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于，利用Arria10SoC开发板和AlteraPCIeIP核，自定义PCIeIP核；
了解PCIeIP核的使用方法，进而配置PCIeIP核，使主机端能够发现相对应的PCIe设备；
在主机端编写驱动程序，实现主机端与Arria10SoC开发板之间的数据通信功能。


4.根据权利要求3所述的一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于，基于NVMe协议，利用Arria10开发板和AlteraPCIeIP核，自定义NVMeIP核及NVMeIP核存储数据结构；
了解Altera内部Avalon-ST总线使用方法，配置NVMeIP核；
编写驱动程序，实现PCIeIP核与NVMeIP核之间的数据通信功能。


5.根据权利要求4所述的一种NVMe固态存储系统的实现方法，其特征在于，利用Arria10开发板和NVMeIP核，自定义EMIFIP核；
了解Altera内部Avalon-ST总线使用方法，配置EMIFIP核；
编写驱动程序，在FPGA内部实现NVMeIP核与DDR4SDRAM之间的数据通信功能，完成数据经由Avalon...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琦，陈乃阔，吴之光，
申请(专利权)人：山东超越数控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37