專利名稱：光纖接口的電子硬盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種高速大容量存儲設(shè)備，具體是一種集成FibreChannel (光纖通道)、采用Flash陣列作為存儲介質(zhì)的超高速大容量非易失性電子硬盤。
技術(shù)背景目前，主要的存儲設(shè)備是機(jī)械硬盤，部分高端產(chǎn)品則采用具有IDE接口的 電子硬盤。在消費(fèi)類領(lǐng)域，如個人計算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、低端服務(wù)器等領(lǐng)，可以基 本滿足性能要求。但是對于工業(yè)領(lǐng)域和高端存儲領(lǐng)域，普通機(jī)械硬盤和電子硬 盤的數(shù)據(jù)傳輸性能低， 一般不高于60MB/s，不能滿足對性能有較高要求的應(yīng)用。 能夠滿足速度要求的基于機(jī)械硬盤的磁盤陣列則體積大、重量達(dá)和功耗高，性 價比低。而且，機(jī)械硬盤采用機(jī)械馬達(dá)和磁片作為存儲體，不適于對溫度和濕 度等有較高要求應(yīng)用環(huán)境。傳統(tǒng)的IDE、 SCSI和SATA接口的硬盤，傳輸電纜 的長度不超過2米，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長距離高速傳輸。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有硬盤數(shù)據(jù)傳輸速度和存儲速度低的不足和環(huán)境適應(yīng)能力弱的缺點(diǎn) 以及傳輸距離短的限制，本實用新型提供了一種集成FibreChannel、釆用Flash 陣列作為存儲介質(zhì)的超高速大容量非易失性電子硬盤。結(jié)合了集成FibreChannel 的高速特性以及Flash陣列的高速、結(jié)構(gòu)緊湊、低功耗、高抗震等優(yōu)點(diǎn)，滿足了 對于傳輸性能有較高要求應(yīng)用領(lǐng)域。本實用新型的技術(shù)方案是外殼1為符合機(jī)械硬盤規(guī)范的外殼結(jié)構(gòu)，符合 FibreChannel規(guī)范的接口器件2連接采用FPGA實現(xiàn)FibreChannel協(xié)議和NAND 型Flash陣列管理的控制器3，控制器3連接作為數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)的NAND型 Flash陣列4,電源管理單元6與接口 2、控制器3和Flash陣列4連接，實現(xiàn)低 功耗控制，SDRAM和NOR型Flash存儲器5作為程序存儲器和數(shù)據(jù)緩存，與 控制器3連接。FibreChannel (光纖通道)接口器件可以實現(xiàn)20米至10千米遠(yuǎn)的傳輸距離 以及100Mbytes/s-lGBytes/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。光纖通道(FibreChannel)協(xié)議和Flash陣列管理控制器3實現(xiàn)了電子硬盤 的數(shù)據(jù)管理和存儲以及總線時序，可以實現(xiàn)lOOMbytes/s-lGBytes/s的數(shù)據(jù)傳輸 及存儲速率和16GBytes-lTBytes的容量管理。該控制器通過FPGA可編程邏輯
器件實現(xiàn)，采用SOC芯片設(shè)計方式，集成了嵌入式軟核處理器7、 FibreChannel (光纖通道)協(xié)議IP 8、 NAND型Flash陣列管理控制器9、 SDRAM和NOR型 Flash控制器10、 FibreChannel物理層IP 11 。Flash陣列4釆用多片NAND型Flash實現(xiàn)速度和容量的擴(kuò)展，實現(xiàn) 100MBytes/s-lGBytes/s的存儲速度和16GBytes-lTBytes的容量。NAND型Flash 為非易失性存儲器，具有100萬次的擦寫壽命，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的長時間保存并 且具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)。電源管理單元6具有低功耗特征，可自動監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)，當(dāng)FibreChannel 和Flash陣列管理控制器處于閑置狀態(tài)時，電源管理單元自動進(jìn)入待機(jī)節(jié)電模式。SDRAM和NOR型FLASH存儲器5作為控制器的程序存儲器和電子硬盤 的數(shù)據(jù)緩存。該電子硬盤可方便的插入具有FibreChannel接口的計算機(jī)和工控機(jī)。同時 該電子硬盤主體全部采用半導(dǎo)體介質(zhì)，無機(jī)械動力部件，對環(huán)境適應(yīng)能力高， 可在工業(yè)級的溫度和濕度范圍內(nèi)正常工作。本實用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、 釆用FibreChannel傳輸接口，具有高速特性，滿足高端領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)傳輸 速率的要求，同時實現(xiàn)長距離傳輸，滿足特定領(lǐng)域的需求。2、 設(shè)計了 NAND型Flash陣列的管理，極大的擴(kuò)展了存儲容量和速度。3、 采用NAND型Flash存儲器作為存儲介質(zhì)，具有非易失性、數(shù)據(jù)保存時 間長的優(yōu)點(diǎn)。4、 采用了可編程邏輯器件，采用SOC芯片設(shè)計方式，采用了嵌入式軟核 處理器，實現(xiàn)了 FibreChannel和Flash陣列的管理。5、 智能電源管理單元，使得設(shè)備功耗進(jìn)一步得到優(yōu)化。6、 上述優(yōu)勢使得該設(shè)備具有高可靠性、高性能、低功耗、體積小的特征。

圖1是光纖接口的電子硬盤的組成框圖。 圖2是利用可編程邏輯器件實現(xiàn)的控制器設(shè)計原理圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖進(jìn)行硬盤結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明。圖1中可編程邏輯器件是控制數(shù)據(jù)收發(fā)和存儲的核心。FibreChannel接口的 數(shù)據(jù)通過FPGA高速端口收發(fā)數(shù)據(jù)，SDRAM用來對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖，提高讀寫速 度，F(xiàn)lash陣列存儲數(shù)據(jù)，NOR型FLASH存儲器用來存
管理部分對整個硬盤供電。圖2中框圖為可編程邏輯器件FPGA工作流程的詳細(xì)說明。包括數(shù)據(jù)收發(fā)通 過的FibreChannel物理層，F(xiàn)ibreChannel協(xié)議層，嵌入式軟核處理器為數(shù)據(jù)和控 制邏輯處理的中心，負(fù)責(zé)接過FibreChannd協(xié)議層轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的處理以及與外 圍SDRAM、 NOR型FLASH存儲器和FLASH陣列接口電路的控制邏輯。實施例采用如下型號配置可編程邏輯器件Virtex5LXT50-FF665存儲器32M SDRAM和64M FlashNAND型Flash: K9NBG08U4A-PIB0嵌入式軟核處理器Xilinx MicroBlaze 4.0FibreChannel協(xié)議IP: Xilinx Fibre Channel LogiCORE FibreChannel物理層IP: Xilinx RocketIO GTP實施例短消息服務(wù)中心移動運(yùn)營商的短消息服務(wù)中心由UNIX服務(wù)器和低端磁盤陣列構(gòu)成，在突 發(fā)大量用戶短消息的情況下，SMSC軟件需要磁盤陣列其無法達(dá)到的提供超過 3000IOPS的I/O能力，結(jié)果造成服務(wù)器CPU使用率接近100M、不能及時處理、 轉(zhuǎn)發(fā)短信，引起用戶的不滿。此時，即便擴(kuò)充CPU、內(nèi)存也無明顯效果。通過對短消息服務(wù)應(yīng)用的分析，把頻繁更新及讀寫的Oracle Redo日志文件、 Oracle回滾內(nèi)容、Oracle臨時文件和索引文件等全部裝入FibreChannel接口的高 速電子硬盤可以滿足要求。在減少SMSC服務(wù)器數(shù)量的情況下，短消息處理能 力可以由每秒5條短消息大幅提升到每秒450條短消息，而且使每條短消息的 成本大幅降低，增加了運(yùn)營商的利潤。
權(quán)利要求1、光纖接口的電子硬盤，包括接口、控制器、電源等，其特征是外殼(1)為符合機(jī)械硬盤規(guī)范的外殼結(jié)構(gòu)，符合FibreChannel光纖通道規(guī)范的接口器件(2)連接采用FPGA實現(xiàn)FibreChannel協(xié)議和NAND型Flash陣列管理的控制器(3)，控制器(3)連接作為數(shù)據(jù)的存儲介質(zhì)的NAND型Flash陣列(4)，電源管理單元(6)與接口(2)、控制器(3)和Flash陣列(4)連接，SDRAM和NOR型Flash存儲器(5)與控制器(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖接口的電子硬盤，其特征在于所述 FibreChannel協(xié)議和NAND型Flash陣列管理控制器(3)，集成了嵌入式軟核處 理器(7)、FibreChannel協(xié)議IP(8)、NAND型Flash陣列管理控制器(9)、SDRAM 和NOR型Flash控制器(10)、 FibreChannel物理層IP (11)。
專利摘要本實用新型提供了一種光纖接口的電子硬盤。包括符合光纖通道(Fibre Channel)的接口器件2、采用FPGA實現(xiàn)光纖通道(Fibre Channel)協(xié)議和Flash陣列管理的控制器3、Flash陣列4、電源管理單元6和SDRAM和NOR型Flash存儲器5。結(jié)合了光纖通道(Fibre Channel)的高速及長距離傳輸特性以及Flash陣列的高速、結(jié)構(gòu)緊湊、低功耗、高抗震等優(yōu)點(diǎn)，滿足了對于傳輸性能和傳輸距離有較高要求應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號G11C7/10GK201048047SQ20072006337
公開日2008年4月16日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月30日
發(fā)明者佳 吳, 欣 徐, 凱 步 申請人:徐 欣;吳 佳;步 凱