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基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现

作　者: 苏晶国
导　师: 冯丹
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 对象存储控制器现场可编程门阵列印制电路板信号完整性
分类号: TM571.61
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 138次
引　用: 1次
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内容摘要

研究对象存储控制器的硬件设计,使其高效完成对象级接口的智能化管理和复杂存储协议的解析,对对象存储系统整体性能提升有重要意义。基于SoPC(System on Programmable Chip,片上可编程系统)技术,在FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)上实现的对象存储控制器,具有功能配置灵活,调试方便,成本较低等优点。采用Cyclone II器件实现的对象存储控制器的网络接口,包含处理器模块、内存模块、Flash模块等核心组成部分,提供千兆以太网的网络接口和PCI(Peripheral Component Interconnect,周边元件扩展接口)总线的主机接口,还具备电源模块、时钟模块等以保证系统正常运行。在设计实现PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)时,从叠层设计、布局、布线、阻抗匹配等多方面解决高达100MHz的全局时钟带来的信号完整性问题,并基于IBIS(I/O Buffer Information Specification)模型进行了信号完整性分析及仿真。针对各功能模块提出了相应的调试策略,并完成了部分模块的调试工作。在此基础上提出了基于Virtex-4的对象存储控制器系统设计方案,Virtex-4内嵌PowerPC高性能处理器,可更好地完成对象存储设备相关的控制和管理工作。实现了丰富的接口设计,包括千兆以太网、光纤通道、SATA(Serial Advanced Technology Attachment,串行高级技术附件)等网络存储接口以及较PCI性能更优异的PCI-X(Peripheral Component Interconnect eXtended,并连的PCI总线)主机接口;提供多种FPGA配置方式。使用Cadence公司的Capture CIS工具完成了该系统硬件的原理图绘制,通过了设计规则检查,生成了网表用作下一步设计工作的交付文件。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-17
  1.1 课题研究的背景  8-9
  1.2 高速硬件电路设计技术  9-10
  1.3 千兆以太网技术  10-12
  1.4 国内外研究的现状及发展  12-15
  1.5 课题研究的目的和意义  15-16
  1.6 本文的内容与组织  16-17
2 FPGA 技术及芯片选型  17-28
  2.1 可编程逻辑器件发展概述  17-19
  2.2 可编程逻辑的设计  19-23
  2.3 FPGA 选型  23-27
  2.4 本章小结  27-28
3 对象存储控制器网络接口的硬件设计与实现  28-48
  3.1 系统工作原理  28-35
  3.2 PCB 设计与实现的关键技术  35-40
  3.3 OSC 网络接口的PCB 设计  40-44
  3.4 关键信号仿真与板级调试  44-47
  3.5 本章小结  47-48
4 对象存储控制器原型的硬件设计  48-67
  4.1 对象存储控制器原型的总体设计  48-50
  4.2 对象存储控制器的工作原理  50-52
  4.3 OSC 的接口电路设计与功能模块实现  52-59
  4.4 原理图设计与绘制  59-66
  4.5 本章小结  66-67
5 总结与展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现

内容摘要

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