一種高速數(shù)據(jù)存儲方法的研究.pdf

1、信息技術(shù)的高速發(fā)展推動人類社會全面進入數(shù)字時代，突出表現(xiàn)在信息總量和交換量的迅猛增長，不斷出現(xiàn)新興的應(yīng)用領(lǐng)域。傳輸、處理和存儲如此龐大的數(shù)據(jù)量使存儲系統(tǒng)面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。
　　 數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲是存儲系統(tǒng)中的最重要的兩個環(huán)節(jié)，本文以地震油氣勘探儀器系統(tǒng)應(yīng)用為背景，探索利用現(xiàn)有的普適設(shè)備最大性能的發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)帶寬和磁盤驅(qū)動器吞吐量的方式。當(dāng)前通用計算機的組織架構(gòu)在處理網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)存儲的過程中至少需要經(jīng)歷從網(wǎng)絡(luò)到內(nèi)存，再從內(nèi)

2、存到磁盤的兩次數(shù)據(jù)拷貝，加之頻繁的中斷處理使其難以執(zhí)行高速、持續(xù)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸和存儲。因此，本文在對當(dāng)前的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)進行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種高速數(shù)據(jù)傳輸、存儲的原型。該原型充分利用FPGA在并行事件處理上的優(yōu)勢，降低處理器在傳輸、存儲協(xié)議上的負(fù)擔(dān)和中斷處理頻率，實現(xiàn)了低功耗、小成本的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng);同時，也使處理器可以將更多的資源用于算法處理與數(shù)據(jù)運算。
　　 本論文共分為以下五章:
　　 第一章作為緒論，從存儲需

3、求出發(fā)，介紹了存儲設(shè)備和存儲系統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)。在分析當(dāng)前儀器對數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲的基本需求以及現(xiàn)有通用計算機平臺的吞吐瓶頸的基礎(chǔ)上，通過不同方案的對比，提出基于硬件實現(xiàn)的存儲原型設(shè)計。
　　 第二章從基本存儲設(shè)備出發(fā)，介紹了擴展存儲系統(tǒng)容量、提升存儲系統(tǒng)性能、增強存儲系統(tǒng)可靠性的方法。為了進一步理解存儲系統(tǒng)的運行，討論了存儲通道和接口的實現(xiàn)方法。最后針對存儲系統(tǒng)的設(shè)計方法，簡要分析了數(shù)據(jù)存儲優(yōu)化的途徑。
　　 第三章詳細(xì)

4、敘述了研制存儲原型過程中硬件實現(xiàn)的技術(shù)路線與細(xì)節(jié)。分別從時鐘、復(fù)位、接口與總線以及電源等多個方面闡明系統(tǒng)設(shè)計。重點介紹了在數(shù)據(jù)傳輸、存儲過程中扮演重要角色的基于千兆以太網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)傳輸和Serial ATA接口的原理、分析和實現(xiàn)。
　　 第四章給出了已完成的初步測試結(jié)果，包括數(shù)字時鐘同步所實現(xiàn)的同步精度，基于千兆以太網(wǎng)的可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?，Serial ATA接口與磁盤驅(qū)動器的鏈路初始化結(jié)果以及PCI Express的吞吐量，