一種基于vpx架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型在于提供一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其存儲(chǔ)速度高，容量大，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。其包括固態(tài)存儲(chǔ)控制器，背板模塊，存儲(chǔ)模塊，VPX連接器和冗余電源模塊；所述的固態(tài)存儲(chǔ)控制器設(shè)置在背板模塊上，并通過(guò)ECC接口連接DDR，以及通過(guò)GTX接口分別連接的PCIe模塊和RapidIO模塊；所述的存儲(chǔ)模塊包括若干能夠擴(kuò)展的NAND?Flash存儲(chǔ)器；所述的VPX連接器用于通信信號(hào)、控制信號(hào)、VPX差分信號(hào)和電源信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；固態(tài)存儲(chǔ)控制器通過(guò)IO總線分別與存儲(chǔ)模塊和冗余電源模塊連接；VPX連接器上對(duì)應(yīng)VPX差分信號(hào)的接口與PCIe模塊和RapidIO模塊連接，其他接口與分別固態(tài)存儲(chǔ)控制器連接。
【專利說(shuō)明】—種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高速大容量存儲(chǔ)設(shè)備，具體為一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，未來(lái)社會(huì)將是一個(gè)高效的數(shù)字化社會(huì)，大量的語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、圖形等信息需要計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)感知和處理。隨著計(jì)算機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的深入，用戶對(duì)高性能、抗惡劣環(huán)境計(jì)算機(jī)提出了越來(lái)越高的要求。
[0003]我們熟悉的機(jī)械式硬盤，又稱為“溫徹斯特(Winchester) ”硬盤，基于1968年IBM公司提出了 “溫徹斯特”技術(shù)設(shè)置的。該技術(shù)的原理是:磁盤盤片為圓形，被固定在一個(gè)密封的空間內(nèi)，并以主軸為中心高速旋轉(zhuǎn)；磁頭沿盤片徑向移動(dòng)，并懸浮在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤片上方不與盤片直接接觸，表面涂有磁性介質(zhì)的盤片作為存儲(chǔ)載體，這些磁性介質(zhì)在顯微鏡下呈現(xiàn)出來(lái)的便是一個(gè)個(gè)磁顆粒。微小的磁顆粒極性可以被磁頭快速的改變，并且在改變之后可以穩(wěn)定地保持住極性，通過(guò)磁顆粒的磁通量以及磁阻的變化來(lái)記錄二進(jìn)制中的O或
I。這樣的設(shè)計(jì)可以使得磁盤的存儲(chǔ)密度達(dá)到一個(gè)較高的水平，由于需要采用磁頭來(lái)讀取磁信息，因此盤片需要高速旋轉(zhuǎn)，磁頭也需要在盤片上方做徑向移動(dòng)才可以讓傳輸速度達(dá)到一個(gè)較高的水平，而這種機(jī)械式的設(shè)計(jì)勢(shì)必產(chǎn)生穩(wěn)定性和耐久性問(wèn)題。如果在磁盤讀取或?qū)懭脒^(guò)程中硬盤受到了突然地撞擊，由于磁頭距離盤片非常近，因此很可能造成盤片的劃傷，而這種物理?yè)p傷是不可修復(fù)的，會(huì)造成數(shù)據(jù)的永久丟失；另外如果數(shù)據(jù)沒(méi)有儲(chǔ)存在連續(xù)的扇區(qū)和磁道上，那么磁頭必須通過(guò)不斷調(diào)整自身位置來(lái)尋找數(shù)據(jù)，這將大大影響其連續(xù)傳輸速度，另外在速度的進(jìn)一步提升、溫度特性、抗干擾性、高噪聲、高功耗、使用壽命等等也都是傳統(tǒng)機(jī)械硬盤的瓶頸，特別在軍工行業(yè)其缺點(diǎn)顯得更為突出。并且在整個(gè)高性能數(shù)據(jù)通訊存儲(chǔ)領(lǐng)域，也急需要高速穩(wěn)定大容量的儲(chǔ)存介質(zhì)來(lái)對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展提供支持和推動(dòng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型在于提供一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其存儲(chǔ)速度高，容量大，可靠性好，使用壽命長(zhǎng)。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0006]一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，包括固態(tài)存儲(chǔ)控制器，背板模塊，存儲(chǔ)模塊，VPX連接器和冗余電源模塊；所述的固態(tài)存儲(chǔ)控制器設(shè)置在背板模塊上，并通過(guò)ECC接口連接DDR，以及通過(guò)GTX接口分別連接的PCIe模塊和RapidIO模塊；所述的存儲(chǔ)模塊包括若干能夠擴(kuò)展的NAND Flash存儲(chǔ)器；所述的VPX連接器用于通信信號(hào)、控制信號(hào)、VPX差分信號(hào)和電源信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；固態(tài)存儲(chǔ)控制器通過(guò)IO總線分別與存儲(chǔ)模塊和冗余電源模塊連接；VPX連接器上對(duì)應(yīng)VPX差分信號(hào)的接口與PCIe模塊和RapidIO模塊連接，其他接口與分別固態(tài)存儲(chǔ)控制器連接。[0007]優(yōu)選的，固態(tài)存儲(chǔ)控制器包括至少一個(gè)處理器，用于連接外部設(shè)備的外設(shè)模塊，以及分別通過(guò)控制總線與處理器連接的PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器、Secure安全模塊、緩存模塊和Flash存儲(chǔ)通道；連接緩沖模塊的Secure安全模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線分別與PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器和外設(shè)模塊連接；緩存模塊與DDR連接，并通過(guò)Flash存儲(chǔ)通道與NANDFlash存儲(chǔ)器連接；PCIe協(xié)議控制器和RapidIO協(xié)議控制器分別與VPX連接器連接。
[0008]進(jìn)一步，緩存模塊通過(guò)DDR映射表加速模塊與DDR連接。
[0009]優(yōu)選的，固態(tài)存儲(chǔ)控制器采用FPGA可編程器件。
[0010]優(yōu)選的，NAND Flash存儲(chǔ)器包括依次連接在IO總線上的Flash擴(kuò)展控制器和Flash顆粒組。
[0011]優(yōu)選的，VPX連接器采用MultiGig的RT-2接插件。
[0012]進(jìn)一步，VPX連接器上分別設(shè)置有用于連接銷毀觸發(fā)信號(hào)線、配置信號(hào)線、IIC/UART通信線、RS422控制線和電源信號(hào)線的對(duì)應(yīng)接口。
[0013]優(yōu)選的，本實(shí)用新型還包括連接在IO總線上的溫度及風(fēng)扇管理電路和供電電源
管理電路。
[0014]優(yōu)選的，PCIe模塊采用PCIe2.0X4的標(biāo)準(zhǔn)，所述的RapidIO模塊采用RapidIOX4的標(biāo)準(zhǔn)。
[0015]優(yōu)選的，固態(tài)存儲(chǔ)板卡采用6U的VPX板卡標(biāo)準(zhǔn)，冗余電源模塊包括第一冗余電源和第二冗余電源。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0017]本實(shí)用新型通過(guò)連接在固態(tài)存儲(chǔ)控制器上的PCIe模塊和RapidIO模塊的設(shè)置將SRIO和PCIEwpress高速總線作為數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的超高讀寫性能和IO吞吐能力；通過(guò)利用VPX架構(gòu)，結(jié)合作為存儲(chǔ)介質(zhì)的NAND FLASH存儲(chǔ)器，改變了原有的機(jī)械存儲(chǔ)架構(gòu)，采用純電路的數(shù)據(jù)流向，極大的提高了讀寫的可靠性，增長(zhǎng)了使用壽命，能夠方便進(jìn)行容量調(diào)整，MTBF超過(guò)2M小時(shí)的工作時(shí)間，而且能夠適應(yīng)較寬的溫度范圍，滿足對(duì)震動(dòng)和沖擊有特殊要求的場(chǎng)合。
[0018]進(jìn)一步的，通過(guò)將PCIe協(xié)議控制器和RapidIO協(xié)議控制器分別將PCIe模塊和RapidIO模塊直接連接固定存儲(chǔ)控制器的數(shù)據(jù)總線上，并且能夠直接通過(guò)Flash存儲(chǔ)通道共享訪問(wèn)NAND Flash存儲(chǔ)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器的直接訪問(wèn)(DMA)，從而能夠滿足數(shù)據(jù)的高速讀寫訪問(wèn)要求。
[0019]進(jìn)一步的，利用DDR映射表加速模塊的設(shè)置，提高了對(duì)DDR的讀取操作，提高了板卡整體的運(yùn)行速度；通過(guò)FPGA可編程器件，能夠方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)處理器的設(shè)置和匹配，并能夠根據(jù)需要調(diào)整參數(shù)設(shè)定；并且通過(guò)Flash擴(kuò)展控制器，加速了 NAND Flash存儲(chǔ)器中對(duì)Flash顆粒組的數(shù)據(jù)讀寫,發(fā)揮了 Flash顆粒的存儲(chǔ)特性。
[0020]進(jìn)一步的，利用對(duì)VPX連接器的優(yōu)選以及具體接口的功能限定，以及對(duì)PCIe模塊和RapidIO模塊的優(yōu)選，滿足了 VPX架構(gòu)中固態(tài)存儲(chǔ)控制器的信號(hào)需求，以及SRIO和PCIEwpress高速總線的數(shù)據(jù)傳輸條件的同時(shí)，降低了功耗，并且提高了與其他電子器件的通配性能?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)例中所述結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型中固態(tài)存儲(chǔ)控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，包括固態(tài)存儲(chǔ)控制器，背板模塊，存儲(chǔ)模塊，VPX連接器和冗余電源模塊；固態(tài)存儲(chǔ)控制器設(shè)置在背板模塊上，并通過(guò)ECC接口連接DDR，以及通過(guò)GTX接口分別連接的PCIe模塊和RapidIO模塊；所述的存儲(chǔ)模塊包括若干能夠擴(kuò)展的NAND Flash存儲(chǔ)器；能夠根據(jù)的具體的需要選擇數(shù)量，優(yōu)選的，每個(gè)NANDFlash存儲(chǔ)器能夠支持128GB?512GB的容量，所述的VPX連接器用于通信信號(hào)、控制信號(hào)、VPX差分信號(hào)和電源信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；固態(tài)存儲(chǔ)控制器通過(guò)IO總線分別與存儲(chǔ)模塊和冗余電源模塊連接；VPX連接器上對(duì)應(yīng)VPX差分信號(hào)的接口與PCIe模塊和RapidIO模塊連接，其他接口與分別固態(tài)存儲(chǔ)控制器連接，從而將SRIO和PCIExpress高速總線作為接口，利用雙通道中數(shù)據(jù)的獨(dú)立存取，結(jié)合現(xiàn)有的動(dòng)態(tài)磨損平衡算法，數(shù)據(jù)的讀寫存儲(chǔ)沒(méi)有機(jī)械結(jié)構(gòu)的參與和設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、長(zhǎng)壽命、抗震動(dòng)、大容量和耐高溫的要求。并且利用設(shè)置的DDR作為內(nèi)存，提供臨時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，無(wú)需頻繁的將數(shù)據(jù)真實(shí)的寫入NAND Flash存儲(chǔ)器中，而僅僅保存在內(nèi)存中，將大大延長(zhǎng)Flash顆粒的壽命。
[0025]其中，如圖1所示，固態(tài)存儲(chǔ)控制器采用FPGA可編程器件；NAND Flash存儲(chǔ)器包括依次連接在IO總線上的Flash擴(kuò)展控制器和Flash顆粒組；VPX連接器采用MultiGig的RT-2接插件，VPX連接器上分別設(shè)置有用于連接銷毀觸發(fā)信號(hào)線、配置信號(hào)線、IIC/UART通信線、RS422控制線和電源信號(hào)線的對(duì)應(yīng)接口 ；PCIe模塊采用PCIe2.0X4的標(biāo)準(zhǔn)，RapidIO模塊采用Rapid10X4的標(biāo)準(zhǔn)，冗余電源模塊包括第一冗余電源和第二冗余電源。
[0026]其中，如圖1所示，本實(shí)用新型還包括設(shè)置在IO總線上的溫度及風(fēng)扇管理電路和供電電源管理電路；優(yōu)選的，固態(tài)存儲(chǔ)板卡采用6U的VPX板卡標(biāo)準(zhǔn)。
[0027]如圖2所示，固態(tài)存儲(chǔ)控制器包括至少一個(gè)處理器，用于連接外部設(shè)備的外設(shè)模塊，以及分別通過(guò)控制總線與處理器連接的PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器、Secure安全模塊、緩存模塊和Flash存儲(chǔ)通道；連接緩沖模塊的Secure安全模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線分別與PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器和外設(shè)模塊連接；緩存模塊與DDR連接，并通過(guò)Flash存儲(chǔ)通道與NAND Flash存儲(chǔ)器連接；PCIe協(xié)議控制器和RapidIO協(xié)議控制器分別與VPX連接器連接。本優(yōu)選實(shí)例中，如圖2所示，分別采用32位高性能處理器一和二進(jìn)行上層協(xié)議解析和數(shù)據(jù)流向處理緩存模塊采用1024k的緩存模塊，并通過(guò)DDR映射表加速模塊與DDR連接；通過(guò)PCIe協(xié)議控制器和RapidIO協(xié)議控制器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)傳遞，大幅減輕了處理器的負(fù)擔(dān)，從而提高了處理器的效率，加快了數(shù)據(jù)側(cè)處理和傳遞速度。
【權(quán)利要求】
1.一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，包括固態(tài)存儲(chǔ)控制器，背板模塊，存儲(chǔ)模塊，VPX連接器和冗余電源模塊；所述的固態(tài)存儲(chǔ)控制器設(shè)置在背板模塊上，并通過(guò)ECC接口連接DDR，以及通過(guò)GTX接口分別連接的PCIe模塊和RapidIO模塊；所述的存儲(chǔ)模塊包括若干能夠擴(kuò)展的NAND Flash存儲(chǔ)器；所述的VPX連接器用于通信信號(hào)、控制信號(hào)、VPX差分信號(hào)和電源信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)；固態(tài)存儲(chǔ)控制器通過(guò)IO總線分別與存儲(chǔ)模塊和冗余電源模塊連接;VPX連接器上對(duì)應(yīng)VPX差分信號(hào)的接口與PCIe模塊和RapidIO模塊連接，其他接口與分別固態(tài)存儲(chǔ)控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的固態(tài)存儲(chǔ)控制器包括至少一個(gè)處理器，用于連接外部設(shè)備的外設(shè)模塊，以及分別通過(guò)控制總線與處理器連接的PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器、Secure安全模塊、緩存模塊和Flash存儲(chǔ)通道；連接緩沖模塊的Secure安全模塊通過(guò)數(shù)據(jù)總線分別與PCIe協(xié)議控制器、RapidIO協(xié)議控制器和外設(shè)模塊連接；緩存模塊與DDR連接，并通過(guò)Flash存儲(chǔ)通道與NANDFlash存儲(chǔ)器連接；PCIe協(xié)議控制器和RapidIO協(xié)議控制器分別與VPX連接器連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的緩存模塊通過(guò)DDR映射表加速模塊與DDR連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的固態(tài)存儲(chǔ)控制器采用FPGA可編程器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的NAND Flash存儲(chǔ)器包括依次連接在IO總線上的Flash擴(kuò)展控制器和Flash顆粒組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的VPX連接器采用MultiGig的RT-2接插件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的VPX連接器上分別設(shè)置有用于連接銷毀觸發(fā)信號(hào)線、配置信號(hào)線、IIC/UART通信線、RS422控制線和電源信號(hào)線的對(duì)應(yīng)接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，還包括連接在IO總線上的溫度及風(fēng)扇管理電路和供電電源管理電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，所述的PCIe模塊采用PCIe2.0X4的標(biāo)準(zhǔn)，所述的RapidIO模塊采用RapidIOX4的標(biāo)準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于VPX架構(gòu)的固態(tài)存儲(chǔ)板卡，其特征在于，固態(tài)存儲(chǔ)板卡采用6U的VPX板卡標(biāo)準(zhǔn)，冗余電源模塊包括第一冗余電源和第二冗余電源。
【文檔編號(hào)】G06F13/16GK203746060SQ201420114224
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】劉江山 申請(qǐng)人:西安?？貏?chuàng)合電子科技有限公司