文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于FPGA的对象存储控制器原型的硬件设计与实现
姓名:苏晶国
申请学位级别:硕士
专业:计算机系统结构
指导教师:冯丹
20080605
华中科技大学硕士学位论文
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(ponent 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。

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

*
该项研究受国家重点基础研究(“973”计划)2004CB318201 资助
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract∗
The research on the hardware design of Object-based Storage Controller to make the
intelligent management and plicate protocol decode easier and faster is of great
value to improve the performance of Object-based Storage System. With SoPC(System on
Programmable Chip) technology, the design and implement of Object-based Storage
Controlle based on FPGA(Field Programmable Gate Array) is cost-effective, convenient to
debug and easy to specify functions.
The PCB(Printed Circuit Board) design and implementation of the Gigabit
part of the Object-based storage controller based on Cyclone II has been finished,which
includes key models such as CPU, memory, flash, provides Gigabit interface to the
and PCI(ponent Interconnect) interface to the host and other models
such as power supply , clock and so on to make the plete. Obj