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SATA固态盘传输与应用层的实现

作 者: 周文
导 师: 陈涛
学 校: 华中科技大学
专 业: 计算机系统结构
关键词: 串行ATA 传输层 应用层 原生命令队列
分类号: TP333
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 84次
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内容摘要


并行ATA已有20多年的历史,经过不断的改进,其传输速率已从最早的3.3MB/s提升到ultra DMA 133的133MB/s,但还是不能满足飞速发展的信息技术对海量高速存储的需求。串行ATA(Serial Advanced Technology Attachment,SATA)作为一种新兴的接口技术,以其传输速率快、支持热插拔、支持NCQ(Native Command Queuing,原生命令队列)等特性,得到广泛的应用。但是国内尚缺自主研发的SATA接口芯片,因此对SATA接口进行研究是有意义的。给出了固态盘体系结构,对微处理器和存储介质的进行了选择,介绍了设计中使用到的寄存器,再结合SATA 2.5协议标准,对SATA接口的实现进行了层次划分。对划分的物理层、链路层、传输层应用层进行功能分析。给出传输层的总体设计框架,通过对传输层的FIS封装模块、FIS解封模块和控制模块的设计与实现,来完成传输层对8种当前信息帧的封装或解封。给出应用层的总体设计框架,利用上电检测和复位模块完成对设备的初始化和上电检测;利用命令解析模块,实现了对信息的检测,决定设备要进行的操作;设计与实现了SATA新增的NCQ技术和热插拔技术,使得命令的执行更加有效,设备的可恢复性和灵活性得到提高。利用Xilinx ISE 10.1开发环境对SATA接口的传输层与应用层进行了系统仿真与结果分析。仿真结果验证了设计的有效性和正确性。最后,根据仿真的结果进一步提出了优化设计方案。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-12
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 国内外概况  10-11
  1.3 课题主要研究内容  11
  1.4 本文组织结构  11-12
2. 固态硬盘接口分析  12-25
  2.1 固态盘体系结构  12-14
  2.2 协议分析  14-18
  2.3 SATA 接口体系结构  18-22
  2.4 传输层应用层的总体设计  22-24
  2.5 小结  24-25
3.SATA 传输层设计  25-42
  3.1 传输层的总体设计  25-26
  3.2 帧格式  26-31
  3.3 FIS 解封模块设计  31-33
  3.4 FIS 封装模块设计  33-35
  3.5 传输层的实现  35-40
  3.6 小结  40-42
4. SATA 应用层设计  42-56
  4.1 应用层的总体设计  42-43
  4.2 命令解析模块的设计  43-49
  4.3 NCQ 模块的设计与实现  49-51
  4.4 应用层的实现  51-55
  4.5 总结  55-56
5. 系统仿真测试与分析  56-62
  5.1 软件仿真验证  56
  5.2 传输层的仿真  56-58
  5.3 应用层的仿真  58-61
  5.4 结果分析与优化  61
  5.5 小结  61-62
6. 总结与展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 电子数字计算机(不连续作用电子计算机) > 存贮器
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