一種高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法的研究.pdf

1、信息技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)人類社會(huì)全面進(jìn)入數(shù)字時(shí)代，突出表現(xiàn)在信息總量和交換量的迅猛增長(zhǎng)，不斷出現(xiàn)新興的應(yīng)用領(lǐng)域。傳輸、處理和存儲(chǔ)如此龐大的數(shù)據(jù)量使存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
　　 數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是存儲(chǔ)系統(tǒng)中的最重要的兩個(gè)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(dòng)器吞吐量的方式。當(dāng)前通用計(jì)算機(jī)的組織架構(gòu)在處理網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的過程中至少需要經(jīng)歷從網(wǎng)絡(luò)到內(nèi)存，再?gòu)膬?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(chǔ)。因此，本文在對(duì)當(dāng)前的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高速數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)的原型。該原型充分利用FPGA在并行事件處理上的優(yōu)勢(shì)，降低處理器在傳輸、存儲(chǔ)協(xié)議上的負(fù)擔(dān)和中斷處理頻率，實(shí)現(xiàn)了低功耗、小成本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng);同時(shí)，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(yùn)算。
　　 本論文共分為以下五章:
　　 第一章作為緒論，從存儲(chǔ)需

3、求出發(fā)，介紹了存儲(chǔ)設(shè)備和存儲(chǔ)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在分析當(dāng)前儀器對(duì)數(shù)據(jù)傳輸、處理和存儲(chǔ)的基本需求以及現(xiàn)有通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)的吞吐瓶頸的基礎(chǔ)上，通過不同方案的對(duì)比，提出基于硬件實(shí)現(xiàn)的存儲(chǔ)原型設(shè)計(jì)。
　　 第二章從基本存儲(chǔ)設(shè)備出發(fā)，介紹了擴(kuò)展存儲(chǔ)系統(tǒng)容量、提升存儲(chǔ)系統(tǒng)性能、增強(qiáng)存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性的方法。為了進(jìn)一步理解存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行，討論了存儲(chǔ)通道和接口的實(shí)現(xiàn)方法。最后針對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)要分析了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)優(yōu)化的途徑。
　　 第三章詳細(xì)

4、敘述了研制存儲(chǔ)原型過程中硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線與細(xì)節(jié)。分別從時(shí)鐘、復(fù)位、接口與總線以及電源等多個(gè)方面闡明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)介紹了在數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)。
　　 第四章給出了已完成的初步測(cè)試結(jié)果，包括數(shù)字時(shí)鐘同步所實(shí)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)耐掏铝浚琒erial ATA接口與磁盤驅(qū)動(dòng)器的鏈路初始化結(jié)果以及PCI Express的吞吐量，