一种基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置及其管理硬盘数据的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置及其管理硬盘数据的方法。FPGA包括数据处理、缓冲及分流模块，ARM接口模块，本地数据输入接口模块，本地数据输出接口模块，硬盘接口模块，网络模块，ARM架构处理器通过ARM接口模块与FPGA连接，FPGA通过ARM架构处理器对硬盘数据进行文件管理，FPGA通过本地数据输入接口模块与数据输入设备连接，FPGA通过本地数据输出接口模块与数据接收设备连接，FPGA通过硬盘接口模块与硬盘连接，FPGA通过网络模块连接网络。FPGA通过ARM架构处理器对硬盘数据进行文件管理，数据的处理工作在FPGA中完成。本发明专利技术可以提供性能更加优良的高速数据处理产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬盘数据管理的装置及一种数据管理方法。
技术介绍
随着FPGA(Field Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列)的成本、功耗的降低，规模、性能的提高，将FPGA作为高速数据处理的主芯片以渐渐成为设计人员的共识，其原因是=FPGA架构的灵活性降低了系统升级的难度；FPGA的逻辑功能全部用硬件电路实现，这样的硬逻辑方式使得FPGA在数据处理方面具有很快的速度。当然FPGA也有自己的不足点，因为其内部的每个功能均需要通过硬逻辑模块来实现，而硬件描述语言的代码量比较大，所以基于FPGA的高速数据处理系统的设计工作量比较大。在高速数据处理的过程中，往往有大量的数据需要实时快速的存储、读取和网络传送，此时，就需要使用容量大的硬盘作为系统的存储器。使用FPGA来对硬盘进行文件管理是一件工作量巨大的事情，所以需要需求一种方法，来实现FPGA作为主处理器的高速数据处理系统中硬盘数据的文件管理。公开号为CN101634936A公开日为2010年1月27日的中国专利文献提供了一种 “通过FPGA实现ARM架构处理器与硬盘之间接口的方法”，该方法通过FPGA实现ARM架构处理器对IDE接口硬盘的数据读取和写入的操作，其中FPGA只是作为一个接口芯片，用来完成数据的硬盘读取和存储，而ARM架构的处理器对数据进行网络传输和接受。因为ARM 架构的处理器数据处理速度慢，制约了整个系统数据处理的带宽，不适合在高速数据处理系统中使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置及其管理硬盘数据的方法。本专利技术的技术方案如下基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置包括数据处理、 缓冲及分流模块，ARM接口模块，本地数据输入接口模块，本地数据输出接口模块，硬盘接口模块，网络模块，ARM架构处理器通过ARM接口模块与FPGA连接，FPGA通过本地数据输入接口模块与数据输入设备连接，FPGA通过本地数据输出接口模块与数据接收设备连接，FPGA 通过硬盘接口模块与硬盘连接，FPGA通过网络模块连接网络。利用上述基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置管理硬盘数据时，FPGA通过ARM 架构处理器对硬盘数据进行文件管理，数据的处理工作在FPGA中完成。本专利技术的有益效果体现在FPGA作用包括通过本地数据输入接口模块采集数据， 通过本地数据输出接口模块输出数据，通过网络模块完成与网络间数据的传送与接收，通过硬盘接口模块完成对硬盘数据的读写操作。FPGA通过ARM架构处理器对硬盘数据进行文件管理，ARM架构处理器通过ARM接口模块与FPGA连接，FPGA通过ARM接口模块向ARM架构处理器发送存储或读取数据的要求，ARM架构处理器根据FPGA对数据的存储或读取要求，通过ARM接口模块为FPGA提供该数据存储或读取的硬盘扇区地址，FPGA从ARM接口模块接收数据存储或读取的硬盘扇区地址、提供对硬盘接口命令信号的控制、控制将硬盘扇区数据读出、控制将外部数据写入硬盘。使用ARM架构处理器协助FPGA进行硬盘管理的装置中，ARM架构处理器对硬盘数据进行文件管理，所有的数据处理均在FPGA中完成。FPGA的逻辑功能全部用硬件电路实现，这样的硬逻辑方式使得FPGA在数据处理方面具有很快的速度。使用ARM架构处理器协助FPGA主芯片对硬盘进行读写操作，FPGA作为主处理器，ARM架构处理器协助FPGA对硬盘进行文件管理，ARM架构处理器在文件管理方面有很好的能力，降低了高速数据处理系统中硬盘数据文件管理的设计难度，FPGA专注于数据的处理、缓冲和分流等工作，使得系统的数据处理能力强，带宽性能卓越。将ARM架构处理器的编程高效性及FPGA数据处理的快速性的优点集合在一起，实现数据实时快速的硬盘存储、读取和网络传输，能够实现用户对硬盘数据的文件管理。结合硬盘一起提供性能更加优良的高速数据处理产品。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置的主要部件的结构框图。图2为本专利技术所示的基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置中的FPGA的结构框图。图3为本专利技术的基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置向硬盘写入数据时的步骤示意图。图4为本专利技术的基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置从硬盘读取数据时的步骤示意图。具体实施例方式图1为本专利技术基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置的主要部件的结构框图。该装置使用ARM架构处理器协助FPGA进行硬盘管理，FPGA通过ARM架构处理器对硬盘数据进行文件管理；FPGA与ARM架构处理器、数据输入设备、数据接收设备、硬盘及网络连接。该装置中，ARM根据FPGA对数据的存储或读取要求，对数据进行文件管理，为FPGA 提供该数据存储或读取的硬盘扇区地址，数据的处理工作在FPGA中完成。图2为本专利技术的基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置FPGA的结构框架图，该 FPGA包括有数据处理、缓冲及分流模块10，本地数据输入接口模块11，本地数据输出接口模块12，硬盘接口模块13，网络模块14和ARM接口模块15。数据处理、缓冲及分流模块10 用来处理数据，同时由于硬盘数据是按照扇区读取的，所以从硬盘读取出的或即将存入硬盘的数据需要缓冲，另外该模块会根据系统的需求，将各个模块间的数据通道进行不同的连接；本地数据输入接口模块11用来采集本地数据，本地数据输出接口模块12用来将数据在本地输出；硬盘接口模块13用于对硬盘扇区进行读写操作控制；网络模块14用来实现系统的网络通讯；ARM接口模块15用于实现ARM构架处理器与FPGA内部的通讯，FPGA根据系统需求通过该模块给ARM发送相关数据的文件管理请求，ARM接受到该请求后通过该模块为FPGA提供该数据存储或读取的硬盘扇区地址。FPGA的作用包括采集本地数据输入口数据、输出数据到本地数据输出口、与网络接口之间接受和传送数据、向与ARM架构处理器的接口发送存储或读取数据的类别、从与ARM架构处理器的接口接受数据存储或读取的硬盘扇区地址、提供对硬盘接口命令信号的控制、控制将硬盘扇区数据读出、控制将外部数据写入硬盘，对以上过程中需要处理的数据进行处理。该基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置的工作分为向硬盘写数据和从硬盘读数据两种操作，下面以具体步骤分析该使用ARM架构处理器协助FPGA进行硬盘管理的方法从硬盘读出数据和向硬盘写入数据的步骤。图3为本专利技术的基于FPGA的系统中的硬盘数据管理装置向硬盘写入数据时的步骤示意图，其操作步骤如下步骤110 :FPGA向ARM架构处理器发送向硬盘写数据的请求，请求内容包括数据的名称和长度。步骤120 :ARM架构处理器接受到FPGA的数据硬盘写数据请求后，根据数据的名称和长度对数据建档，分配该数据的硬盘存储空间，并将数据存储的扇区地址发送给FPGA。步骤130 :FPGA接收到ARM架构处理器发送来的扇区地址后，通过硬盘接口模块 13将数据处理、缓冲及分流模块10中缓冲区的数据写入硬盘指定扇区。步骤140 —次硬盘写数据结束后，FPGA根据系统实际需求判定是否继续向硬盘写数据，如需要，则返回步骤110。图4为本专利技术的基于FP本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于ＦＰＧＡ的系统中的硬盘数据管理装置，包括ＡＲＭ架构处理器和ＦＰＧＡ，其特征在于：ＦＰＧＡ包括数据处理、缓冲及分流模块，ＡＲＭ接口模块，本地数据输入接口模块，本地数据输出接口模块，硬盘接口模块和网络模块，ＡＲＭ架构处理器通过ＡＲＭ接口模块与ＦＰＧＡ连接，ＦＰＧＡ通过本地数据输入接口模块与数据输入设备连接，ＦＰＧＡ通过本地数据输出接口模块与数据接收设备连接，ＦＰＧＡ通过硬盘接口模块与硬盘连接，ＦＰＧＡ通过网络模块连接网络。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冰，王建庄，陈幼平，舒志强，谢经明，杨波，鲍习霞，修国浩，刘晴玮，
申请(专利权)人：华中科技大学，南京长城信息系统有限公司，
类型：发明
国别省市：83