论文部分内容阅读
存储器作为一种信息存储部件，是所有电子计算机系统的重要组成部分，其性能直接影响整个电子计算机系统性能。一直以来存储容量和访问带宽都是评价存储器性能好坏的两个重要指标，存储容量扩大、访问带宽提升是如今存储器发展的趋势。单个硬盘、单片内存芯片受制于工艺水平，其性能提升十分有限。目前内存采取多片芯片堆叠连接的方法来提升性能，多片芯片既可以用于扩展内存的地址位，又可以用于扩展数据位，当用于扩展地址位时可以实现存储容量的成倍扩大，当用于扩展数据位时可以在实现容量扩大的同时实现访问带宽的提升。而目前硬盘大多采用独占总线带宽的点对点连接方式，这种连接方式非常不适合堆叠连接，使得硬盘容量的扩大和带宽的提升十分不方便。云是网络上基于虚拟化资源的并行处理，本文将云架构引入硬盘的设计，以实现硬盘结点的并行处理，从而完成对硬盘容量的扩大与带宽的提升。首先构建了一种可堆叠连接的SATA硬盘，用作存储的虚拟化资源结点，有效地解决了硬盘堆叠连接困难的问题；然后从以太网特征抽象出只写总线BoW和统一结点接口UNI，任何设备或端口必须通过UNI连接到只写总线BoW，由UNI负责设备或端口之间无差错地传输消息，从而建立了一种存储的网络架构；m个SATA硬盘结点通过UNI挂接到BoW总线上形成单路堆叠连接SATA硬盘，单路堆叠连接SATA硬盘可实现m倍的存储容量扩大，一个由n路堆叠连接SATA硬盘构成的大容量高带宽硬盘在实现m×n倍容量扩大的同时，可以实现n倍带宽提升。系统以SATA硬盘为存储介质结点，用1片Xilinx公司的Zynq-7045芯片和10片Marvell公司的88SE9235芯片搭建。每片88SE9235连接4个SATA硬盘形成1路硬盘，各路硬盘通过PCIe接口连接到Zynq-7045上形成一个具有40个硬盘结点的大容量高带宽硬盘，在容量扩展同时实现带宽提升。系统设计了传输速率达12.5Gb/s的下一代SATA接口作为对外主机接口，同时设计了1个万兆以太网接口来提供系统网络接入能力。