【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及計算機領域，具體涉及改進的基于fpga的高性能、大容量的存儲系統平臺及其操作方法。
技術介紹
1、隨著現代社會的快速發展，信息化技術涉及到航空航天、能源動力、軌道交通等諸多領域，對于大量信息數據的快速實時的存儲速度要求越來越高，因此高性能大容量存儲/系統設備平臺逐漸興起，該方面研究和發展得到廣泛應用，尤其是在車載、機載的海量數據存儲的應用方向和方面。
2、目前，市面上的主流存儲平臺設備是基于中央處理器cpu進行數據存儲，存儲介質對得上為機械硬盤，其計算和存儲能力有限，難以保證對大批量數據的快速和實時存儲。
3、小部分設備使用掛載ddr3內存的解決方案，其pcie?ip硬核資源少，并且使用的是msata盤，造成其計算和存儲能力不足，pcie硬核不足，存儲平臺的存儲速率和容量都受到限制，導致應用受限，并且在需要高性能大容量的應用場合中如果要達到存儲性能和容量要求，則需要額外增加設備、物力和人力成本。
4、針對上述問題，本專利技術的專利技術人提出一種新的基于fpga的高性能大容量存儲設備平臺的控制方法。
5、本專利技術說明書的此
技術介紹
部分中所包括的信息，包括本文中所引用的任何參考文獻及其任何描述或討論，僅出于技術參考的目的而被包括在內，并且不被認為是將限制本專利技術范圍的主題。
技術實現思路
1、鑒于以上所述以及其它更多的構思而提出了本專利技術。
2、為解決將采集到的大容量信息和數據，實現高性能、快速、大容量存儲
3、在本專利技術中，采用fpga主控模塊結合ddr4內存以及多個硬核形式的pcie?ip協議，可同時連接多個nvme?m.2硬盤并行存儲，而取代傳統上采用的計算機cpu，結合本專利技術的其它硬件配置，可實現遠遠優于現有技術的高性能大容量存儲平臺方案。
4、根據本專利技術的一方面的構思，提供了一種改進的基于fpga的存儲系統平臺，包括：fpga主控模塊，所述fpga主控模塊掛載有ddr4內存模塊，并且配置成作為所述存儲系統平臺的控制核心，用于控制對外部設備的數據的高速讀取；通訊模塊，其配置成通過aurora通訊接口實現對外部設備的數據的讀取，以及通過萬兆光口向外傳送數據；nvme存儲模塊，其配置成通過硬核形式的pcie總線與所述fpga主控模塊進行數據交互，用于存儲來自所述外部設備的數據；健康管理模塊，其配置成監控所述存儲系統平臺的運行狀態和參數，并傳送至所述fpga主控模塊；時鐘模塊，其配置成為所述存儲系統平臺提供時鐘管理；和供電模塊，其配置成為所述存儲系統平臺提供電源管理；其中，所述fpga主控模塊配置有文件管理系統，所述文件管理系統配置成用于文件的管理，并協助所述fpga主控模塊進行數據管理。
5、根據一實施例，所述ddr4內存模塊為最大容量在16gb-128gb范圍內的ddr4sdram。
6、根據一實施例，所述pcie總線是6路pcie?gen3?ip硬核。
7、根據一實施例，所述nvme存儲模塊是6個nvme固態硬盤，其配置成結合所述6路pcie?gen3?ip硬核實現對所述fpga主控模塊所接收的數據的并行存儲。
8、根據一實施例，所述nvme固態硬盤是nvme?m.2固態硬盤。
9、根據一實施例，所述aurora通訊接口支持最多8通道同時對所述外部設備的數據進行讀取。
10、根據一實施例，所述存儲系統平臺是高速、大容量的存儲平臺，其支持10gb/秒以上的最大存儲速度，并且支持48tb的最大存儲容量。
11、根據一實施例，所述存儲系統平臺是用于數據中心、例如互聯網數據中心或者局域網數據中心的存儲系統平臺。
12、根據本專利技術的另一方面，還披露了一種存儲系統平臺的數據存儲的操作方法，包括以下步驟：s1、給所述存儲系統平臺通電，并完成所述存儲系統平臺的各個模塊的初始化操作；s2、為所述存儲系統平臺配置用于數據存儲傳輸用的aurora通訊接口，其配置成采用aurora64b/66b協議、并支持最多8通道同時對來自所述存儲系統平臺的外部設備的數據進行讀取；s3、接收來自所述外部設備的數據存儲指令，并發送至所述存儲系統平臺的fpga主控模塊，開始對所述外部設備的數據進行讀取；s4、外部主控設備通過所述aurora通訊接口控制所述fpga主控模塊創建文件系統，開啟所述數據的接收；s5、在開啟所述數據的接收的同時，所述fpga主控模塊創建文件管理系統，進行文件和數據管理；s6、將所述數據通過硬核形式的多路pcie總線并行存儲在nvme?ssd硬盤形式的nvme存儲模塊中；s7、接收所述外部設備的數據的停止存儲指令；s8、在接收所述停止存儲指令后，終止更新數據列表，并終止所述數據的存儲。
13、根據一實施例，所述存儲系統平臺是如上所述的存儲系統平臺。
14、根據一實施例，所述fpga主控模塊配置成選擇性地將所述運行狀態和參數傳輸至所述存儲系統平臺的上位機或外部監控系統。
15、根據一實施例，fpga主控模塊是ku系列fpga，例如ku系統fpga-ku1115。
16、例如，nvme存儲模塊可包括多達6個nvme?m.2固態硬盤，nvme?m.2固態硬盤的單盤最快存儲速度為2.1gb/s，這6個盤最大存儲速度超過12gb/s，最大存儲容量支持48tb的存儲。
17、ddr4內存的規格、功耗和容量均遠優于ddr3內存。例如，ddr3內存的起始頻率僅有800mhz，最高頻率達2133mhz，而ddr4內存的起始頻率就有2133mhz，最高頻率可達3000mhz；ddr3內存工作電壓為1.5v，耗電多，而且容易發熱降頻而影響性能，而ddr4內存工作電壓為1.2v或甚至更低，內存工作穩定性更高，基本不會出現發熱引起的降頻現象；ddr3最大單條達64gb的容量，而ddr4最大單條容量可達128gb或更高。
18、fpga主控模塊是作為該存儲系統平臺的控制核心，通過aurora通訊接口完成外部設備數據的讀取并保存在存儲模塊中。文件管理系統是在主控模塊創建文件系統管理功能，協助主控模塊進行數據管理。ddr4模塊為2組64bits數據位寬，每組掛載4個內存顆粒，最大支持16gb內存大小，傳輸速率為2133mbps，為fpga主控模塊提供更快的響應速度和更強大的數據處理能力。通訊模塊主要為aurora?64b/66b協議接收數據，萬兆光口向外傳送數據。nvme存儲模塊基于fpga的pcie總線實現。外部接口為類axi接口，操作簡單，并具備反壓機制，保證數據可靠存儲。時鐘和電源模塊為系統正常工作提供必要的時鐘及電源軌道。健康管理模塊是監控整個系統的電壓、電流、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改進的基于FPGA的存儲系統平臺，其特征在于，所述存儲系統平臺包括：
2.根據權利要求1所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述DDR4內存模塊為最大容量在16GB-128GB范圍內的DDR4?SDRAM。
3.根據權利要求2所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述PCIe總線是6路PCIe?Gen3IP硬核。
4.根據權利要求3所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述NVMe存儲模塊是6個NVMe固態硬盤，其配置成結合所述6路PCIe?Gen3?IP硬核實現對所述FPGA主控模塊所接收的數據的并行存儲。
5.根據權利要求4所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述NVMe固態硬盤是NVMe?M.2固態硬盤。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述Aurora通訊接口支持最多8通道同時對所述外部設備的數據進行讀取。
7.根據權利要求1-5中任一項所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述存儲系統平臺是高速、大容量的存儲平臺，其支持10GB/秒以上的最大存儲速度，并且支持48TB的最大存儲容量。p>
8.根據權利要求7所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述存儲系統平臺是用于數據中心的存儲系統平臺。
9.一種存儲系統平臺的數據存儲的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的操作方法，其特征在于，所述存儲系統平臺是根據權利要求1-8中任一項所述的存儲系統平臺。
...【技術特征摘要】
1.一種改進的基于fpga的存儲系統平臺，其特征在于，所述存儲系統平臺包括：
2.根據權利要求1所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述ddr4內存模塊為最大容量在16gb-128gb范圍內的ddr4?sdram。
3.根據權利要求2所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述pcie總線是6路pcie?gen3ip硬核。
4.根據權利要求3所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述nvme存儲模塊是6個nvme固態硬盤，其配置成結合所述6路pcie?gen3?ip硬核實現對所述fpga主控模塊所接收的數據的并行存儲。
5.根據權利要求4所述的存儲系統平臺，其特征在于，所述nvme固態硬盤是nvme?m.2固態硬盤。
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳晨，程旭，付榮豆，
申請(專利權)人：國科環宇南京電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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