基于闪存阵列的高速存储系统设计与实现

摘要

随着现代雷达信号处理的数据量不断提高，对存储的需求与日俱增，大容量高性能存储设备已经成为当今雷达行业的关键设备，固态颗粒因其密度高、可靠性高、读写速度快等特点而成为存储市场主流。 本文依托某项目的研制指标，考虑到主控芯片的并行处理能力、I/O数量、可定制化程度、传输速度等因素，本文采用FPGA作为主控芯片，完成数据的接收、处理、控制、转发等功能。在底层存储架构的设计上，构建了基于Nand Flash阵列的大容量高带宽存储模块，在底层Nand Flash阵列的读写方式上，采用独创的片外流水结合片内交叉并行模式，大大提高了存储速率，结合静态分析软件进一步验证了硬件设计的合理性和可行性。 FPGA平台上层次化存储控制器的设计是本文的核心。结合现代存储协议与相关技术的调研，本文设计的五层分化结构（物理传输层、介质统一层、存储指令层、存储链路层、用户应用协议层）实现雷达数据存储的四个过程（数据输入输出、指令翻译及转发、功能调度、用户管理）充分解耦，简要分析了其中涉及到的三项关键技术，实现了更专业的任务分工和更通用的存储架构，为提高雷达存储体系的普适性和灵活性提供了便利。 整个存储板卡配备了96片Nand Flash颗粒，总容量高达3TB，搭载了PCIe高速接口和RapidIO通信链路，写入速率可达1.5GB/s，通过阵列控制器可视化操控界面实现记录、回放、导入、导出和文件管理等功能的灵活操作。实际项目的长时间功能测试和使用，验证了本设计的数据安全性、存取带宽、物理特性等技术指标满足项目存储研制要求。

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