一种基于VPX的高速海量Flash存储模块的制作方法

本发明涉及数据存储领域，特别是一种基于vpx的高速海量flash存储模块。

背景技术：

当前存储领域主要有2种典型的存储方式：基于ddr的存储、基于物理磁盘阵列的存储。基于ddr的存储速度快，体积轻便，存储速度可达gb/s的量级；基于物理磁盘阵列的存储具有存储容量大，掉电非易失的优点，存储容量可达tb的量级，但是基于ddr的存储设备具有掉电丢失、容量有限等缺点，基于物理硬盘的存储设备具有体积大笨重，存储速度慢等缺点，两种存储方式均无法兼顾容量和存储速度两个方面。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于vpx的高速海量flash存储模块，基于大规模fpga器件、高速光纤接口和海量flash存储阵列灯技术，实现了一种存取速度快、容量大的海量高速存储设备，既具有高的存取速度，也具有体积小重量轻方便携带的优点。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种基于vpx的高速海量flash存储模块，包括vpx光线交换板、12套vpx存储功能模块和vpx总线，其中：

vpx光线交换板：包括第一fpga器件、第二fpga器件、powerpc处理器和srio开关，所述第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器分别与所述srio开关连接，所述第一fpga器件和第二fpga器件集成有基于srio标准协议的全双工数据传输接口，所述powerpc处理器连接千兆以太网；

12套vpx存储功能模块：每套vpx存储功能模块容量为1t字节，包括fpga控制器、扩展flash模块接口、flash芯片阵列1和flash芯片阵列2，所述扩展flash模块接口、flash芯片阵列1和flash芯片阵列2分别连接所述fpga控制器；

vpx总线：用于连接srio开关和12套vpx存储功能模块的fpga控制器。

进一步，所述vpx光线交换板设置有第一fmc接口和第二pmc接口，所述第一fpga器件和第一fmc接口之间提供8对srio高速串行接口和34对差分线，8对srio高速串行接口用于实现光纤连接，速率为6.25gbps，34对差分线的速率为800mb/s。

进一步，所述第一fpga器件和第二fpga器件均分别外挂64m×32bddr4sdram和4m×36bqdriisdram。

进一步，所述第一fpga器件和第二fpga器件均提供8对高速串行接口，从p3引出；20对差分接口，从p4引出；所述第一fpga器件和第二fpga器件之间提供×4rapidio直接连接。

进一步，所述powerpc处理器选用powerpc8641/0d，工作频率1ghz，外挂2组512mb(64m×64b)ddr4sdram，乒乓方式；同时提供×8pci－e接口、千兆以太网接口和rs－232/422接口。

进一步，所述vpx光线交换板还包括一片配置fpga，分别连接第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器，用于对第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器进行配置。

进一步，所述srio开关选用tsi578串行交换机，提供8个4×mode端口或16个1×mode端口，端口速率配置为1.25gbps、2.5gbps或者6.25gbps；集成高速全双工serdes和8b/10b编码，接收器均衡、传输预加重、传输压摆；支持ieee1149.6标准；无阻塞内部交换体系提供高性能的多处理之间对等通信；支持64000个端点的数据包路由表。

进一步，每套vpx存储功能模块支持大于250mb/s的持续读写速率，提供两路独立的与fpga控制器连接的32mbsram高速兵乓缓冲空间。

进一步，每套vpx存储功能模块采用6.25gbpssrio高速全双工差分串行接口。

进一步，flash芯片阵列1和flash芯片阵列2采用工业级高性能slcflash存储芯片构成并行芯片存储阵列。

本发明实施例提供的一个或者多个技术方案，至少具有如下有益效果：vpx光线交换板为基于vpx总线的12通道光线存储控制模块，最多集成12路全双工6.25gbps光纤通路接口，可实现将接收的数据通过vpx总线对12套vpx存储功能模块进行高速读写操作，每套vpx存储功能模块的读写速率高于250mb/s；每套vpx存储功能模块的容量为1t字节，12套vpx存储功能模块供提供12t字节以上容量，实现了存储容量大于12tb，存储速度最高高于3gb/s的存储设备，既具有高的存取速度，也具有体积小重量轻方便携带的优点。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例一种基于vpx的高速海量flash存储模块的结构示意图；

图2是本发明一个实施例一种基于vpx的高速海量flash存储模块的vpx光线交换板结构图；

图3是本发明一个实施例一种基于vpx的高速海量flash存储模块的vpx存储功能模块结构图。

具体实施方式

当前存储领域主要有2种典型的存储方式：基于ddr的存储、基于物理磁盘阵列的存储。基于ddr的存储速度快，体积轻便，存储速度可达gb/s的量级；基于物理磁盘阵列的存储具有存储容量大，掉电非易失的优点，存储容量可达tb的量级，但是基于ddr的存储设备具有掉电丢失、容量有限等缺点，基于物理硬盘的存储设备具有体积大笨重，存储速度慢等缺点，两种存储方式均无法兼顾容量和存储速度两个方面。本发明基于大规模fpga、高速光纤接口、海量flash存储阵列等技术，实现了一种存取速度可达3gb/s，容量可达12tb的海量高速存储设备，既具有高的存取速度，也具有体积小重量轻方便携带的优点。

参照图1，本发明的一个实施例提供一种基于vpx的高速海量flash存储模块，包括vpx光线交换板、12套vpx存储功能模块和vpx总线，其中：

vpx光线交换板：包括第一fpga器件、第二fpga器件、powerpc处理器和srio开关，所述第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器分别与所述srio开关连接，所述第一fpga器件和第二fpga器件集成有基于srio标准协议的全双工数据传输接口，所述powerpc处理器连接千兆以太网；

12套vpx存储功能模块：每套vpx存储功能模块容量为1t字节，包括fpga控制器、扩展flash模块接口、flash芯片阵列1和flash芯片阵列2，所述扩展flash模块接口、flash芯片阵列1和flash芯片阵列2分别连接所述fpga控制器；

vpx总线：用于连接srio开关和12套vpx存储功能模块的fpga控制器。

在本实施例中，vpx光线交换板为基于vpx总线的12通道光线存储控制模块，最多集成12路全双工6.25gbps光纤通路接口，可实现将接收的数据通过vpx总线对12套vpx存储功能模块进行高速读写操作，每套vpx存储功能模块的读写速率高于250mb/s；每套vpx存储功能模块的容量为1t字节，12套vpx存储功能模块供提供12t字节以上容量，实现了存储容量大于12tb，存储速度最高高于3gb/s的存储设备，既具有高的存取速度，也具有体积小重量轻方便携带的优点。

进一步地，参照图2，本发明的另一个实施例提供一种基于vpx的高速海量flash存储模块，其中，所述vpx光线交换板设置有第一fmc接口和第二pmc接口，所述第一fpga器件和第一fmc接口之间提供8对srio高速串行接口和34对差分线，8对srio高速串行接口用于实现光纤连接，速率为6.25gbps，34对差分线的速率为800mb/s；所述第一fpga器件和第二fpga器件均分别外挂64m×32bddr4sdram和4m×36bqdriisdram；所述第一fpga器件和第二fpga器件均提供8对高速串行接口，从p3引出；20对差分接口，从p4引出；所述第一fpga器件和第二fpga器件之间提供×4rapidio直接连接；所述powerpc处理器选用powerpc8641/0d，工作频率1ghz，外挂2组512mb(64m×64b)ddr4sdram，乒乓方式；同时提供×8pci－e接口、千兆以太网接口和rs－232/422接口；mpc8641d/8640d处理器是一种具备双e600核心的soc处理器，通过soc方式，将原来作为外围芯片组的功能部件全部集成到了一颗芯片内部，将原来芯片间的连接变为了一颗芯片内部的连接；这种高集成度的设计，为使用mpc8641d/8640d处理器进行高性能信号处理应用，提供了非常便利的基础；所述vpx光线交换板还包括一片配置fpga，分别连接第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器，用于对第一fpga器件、第二fpga器件和powerpc处理器进行配置；所述srio开关选用tsi578串行交换机，提供8个4×mode端口或16个1×mode端口，端口速率配置为1.25gbps、2.5gbps或者6.25gbps；集成高速全双工serdes和8b/10b编码，接收器均衡、传输预加重、传输压摆；支持ieee1149.6标准；无阻塞内部交换体系提供高性能的多处理之间对等通信；支持64000个端点的数据包路由表。

具体地，在本实施例中，vpx光线交换板具体包括以下重要指标：

·符合vita46标准；

·第一fmc接口和第二pmc接口：支持fmc子卡，fmc接插件选用多引脚连接器，标准fmc接口映射关系；

·第一fpga器件、第二fpga器件：每片fpga器件的高速差分串行接口与fmc接口之间提供8对高速串行接口(srio)，速率为：6.25gbps，可用来实现光纤连接；34对差分线，速率为800mb/s；

·每片fpga器件外挂64m×32bddr4sdram和4m×36bqdriisdram；

·每片fpga器件提供8对高速串行接口，从p3引出；20对差分接口，分别从p4和p6引出；两片fpga器件之间提供×4rapidio直接连接；

·powerpc处理器：选用powerpc8641/0d，工作频率1ghz；外挂2组512mb(64m×64b)ddr4sdram，乒乓方式；同时提供×8pci－e，千兆以太网接口和rs－232/422；千兆以太网接口通过以太网交换机分别从前后面板引出；

·rapidio速率为：6.25gbps；差分连接速率为800mb/s；

·一片配置fpga对powerpc处理器和两片fpga器件进行配置；

·40m时钟信号和触发脉冲cpi、prf等控制信号从底板引入；其中，控制信号与powerpc处理器的中断连接。时钟信号和控制信号与fpgaio引脚相连；

·srio开关：采用tsi578串行交换机，8个4×mode端口或16个1×mode端口，端口速率可以配置为1.25gbps、2.5gbps、6.25gbps；集成高速全双工serdes和8b/10b编码，接收器均衡、传输预加重、传输压摆；支持ieee1149.6标准；无阻塞内部交换体系提供高性能的多处理之间对等通信；支持多达64,000个端点的数据包路由表；

·vpx接插件：tyco公司的multigigrt2连接器，支持的最高传输速率为6.4gbps。

进一步地，参照图3，本发明的另一个实施例提供一种基于vpx的高速海量flash存储模块，其中，每套vpx存储功能模块支持大于250mb/s的持续读写速率，提供两路独立的与fpga控制器连接的32mbsram高速兵乓缓冲空间；每套vpx存储功能模块采用6.25gbpssrio高速全双工差分串行接口；flash芯片阵列1和flash芯片阵列2采用工业级高性能slcflash存储芯片构成并行芯片存储阵列。

具体地，在本实施例中，每套vpx存储功能模块的主要特性如下：

·符合vita46标准；

·vpx接插件：tyco公司的multigigrt2连接器，支持的最高传输速率为6.4gbps；

·实时数据记录/回放接口采用6.25gbpssrio高速全双工差分串行接口；

·每套vpx存储功能模块支持大于250mb/s持续读写速率；

·工业级高性能slcflash存储芯片构成并行芯片存储阵列，单板容量为1.125tb，flash芯片阵列容量可扩展；

·提供2路独立32mbsram高速乒乓缓冲空间；

·具有ecc校验、flash坏块管理与老化控制等功能；

·通过srio接口，可以实现flash存储阵列数据检索、查找、数据加载，以及软件回放等功能；

·提供1路rs232状态显示与控制接口。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。