基于SoPC的大容量存储控制器的设计与实现

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1、第４４卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５２０１４年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１４基于ＳｏＰＣ的大容量存储控制器的设计与实现邹晨，高云（中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安７１００６８）摘要：电子技术的飞速发展要求嵌入式存储设备具有更低的功耗、更小的体积以及更大的存储容量，同时，以ＦＰ-ＧＡ作为物理载体进行芯片设计的可编程片上系统（ＳｏＰＣ）技术将处理器、内存控制器、Ｉ／Ｏ接口控制器等系统设计需要的功能模块集成到一个芯片上实现，具有集成度高、功耗小、可靠性高等优点。在对ＳｏＰＣ系统以及大容量存储

2、控制器进行研究的基础上，较为详细地介绍了一个基于ＳｏＰＣ系统的大容量存储控制器的设计与实现，阐述了流水线技术以ＥＣＣ纠错技术的具体实现方案，并对方案的可行性进行了分析，设计功能得到了仿真验证。关键词：ＳｏＰＣ；大容量；流水；ＦＬＡＳＨ控制器；ＥＣＣ中图分类号：ＴＰ３３３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０５桘０１３０桘０５DesignandImplementationofMassMemoryControllerBasedonSoPCＺＯＵＣｈｅｎ，ＧＡＯＹｕｎ（Xi′anAeronauticsComputingTechniqueRe

3、searchInstitute，AVIC，Xi′an７１００６８，China）Abstract：Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｍｅｍｏｒｙｓｙｓｔｅｍｓｈｏｕｌｄｈａｖｅｌｏｗｅｒｐｏｗｅｒ，ｓｍａｌｌｅｒｓｉｚｅａｎｄｍａｓｓｍｅｍｏｒｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ＳｏＰＣｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｔｈｅＣＰＵ，ｍｅｍｏｒｙ，Ｉ／ＯｉｎｔｅｒｆａｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅｓｉｎａｓｐｅｃｉｆｉｃＩＣ．Ｓｏｉｔｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒ

4、ｉｓｔｉｃｏｆｈｉｇｈｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，ｌｏｗｐｏｗｅｒａｎｄｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｂａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｓａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＳｏＰＣｓｙｓｔｅｍａｎｄｍａｓｓｍｅｍｏｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎｄｅｓｉｇｎａｍａｓｓｍｅｍｏｒｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＳｏＰＣｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅＥＣＣｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓａｎａｌｙｓｉｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒ

5、ｅｓｕｌｔｉｓｇｉｖｅｎａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Keywords：ＳｏＰＣ；ｍａｓｓｍｅｍｏｒｙ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ＦＬＡＳＨｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ＥＣＣ引言具有集成度高、功耗小、可靠性高等优点。本文在对ＳｏＰＣ系统以及大容量存储控制器进行研究的基础上，随着存储技术的发展，嵌入式系统的存储容量从设计并实现了一个基于ＳｏＰＣ系统的大容量存储控制过去的几ＫＢ存储空间，发展到现在的ＧＢ、ＴＢ乃至ＰＢ器，并对该大容量存储器的性能进行了分析。存储空间。存储技术的飞速发展对嵌入式系统的设计也提出了更高的要求：更低的功耗、更小的体积以及更［１］１大容

6、量存储技术大的存储容量。传统以磁盘为载体的存储设备由于体积较大、功耗高、环境适应性差等特性，不适合在恶近几年快速发展起来的闪存技术具有在正常供电劣复杂的环境下应用。因此，具有非易失、功耗低、无情况下可反复擦除和重复编程，而不需要特殊的高电噪音、体积小、重量轻、可靠性高等优点的ＦＬＡＳＨ已经压的特点，因此闪存技术在大容量存储方面具有明显［２］在嵌入式领域中逐渐取代磁盘。的优势。目前最为常用的闪存存储介质有ＮＯＲ与此同时，以ＦＰＧＡ作为物理载体进行芯片设计ＦＬＡＳＨ与ＮＡＮＤＦＬＡＳＨ两种，这两种存储介质在接［３］的可编程片上系统技术，即ＳｏＰＣ（Ｓｙｓｔ

7、ｅｍｏｎＰｒｏｇｒａｍ-口、容量以及成本方面都有所不同。ｍａｂｌｅＣｈｉｐ）技术在过去的十多年中一直是国际上计１．１接口差别算系统研究的热点。该技术将处理器、内存、Ｉ／Ｏ接口ＮＯＲＦＬＡＳＨ带有ＳＲＡＭ接口，有足够的地址引脚等系统设计需要的功能模块集成到一个芯片上实现，来寻址，可以直接和ＣＰＵ相连，ＣＰＵ可以直接通过地收稿日期：２０１４－０５－０５修订日期：２０１４－０７－２８基金项目：装备预研共用技术基金项目资助（９１４０Ａ１６０１０３１１ＨＫ６１０１）作者简介：邹晨（１９８７－），男，江苏南通人，硕士研究生，主要研究方向为计算机系统结构。２０１４年

8、９月邹晨等：基于ＳｏＰＣ的大容量存储控制器的设计与实现·１３１·址总线对ＮＯＲＦＬＡＳＨ进行访