专用高速硬盘存储设备的设计和实现.doc

专用高速硬盘存储设备的设计和实现..doc专用高速硬盘存储设备的设计和实现.
专用高速硬盘存储设备的设计和实现.
,可以脱离微机平台实现将高速数据送入SCSI硬盘。给出了该设备的系统结构和硬件设计方法。
在高速数据采集存储系统中,数据存储是一项关键技术。通常的做法是把数据存入大容量存储器中,采集结束后再进行数据处理和保存。这种方法。持续采集时间受存储器容量的限制,在许多场合可能无法满足要求;而存储器容量的增加,其价格也会成倍增长。因此,从存储容量、读写速度和单位成本等方面综合考虑,采用高速硬盘直接数据存储是很有优势的。
对于硬盘而言,在持续高速数据存储中,关键是它的持续数据传输速率(sustained transfer rate)能否满足要求。目前,15000r/min的小型计算机系统接口SCSI(puter System Interface)硬盘,总线数据传输速率为80~320MB/s,持续数据传输速率大于40MB/s。而PC机普遍配置的IDE硬盘,虽然它的总线数据传输速率可以达到33~100MB/s,但持续数据传输速率只有15MB/s左右,性能低于SCSI硬盘。
本文设计了一种专用高速硬盘存储设备,它脱离微机平台实时将高速数据送入SCSI硬盘,持续存储速率可达35MB/s(使用Seagate公司生产的ST336752LB/s。
SCSI是设备无关的输入输出总线,可以挂接多达8个以上的设备。对于SCSI总线上的设备,如果是任务的触发者,则称为启动设备;如果是任务的执行者,则称为目标设备。通常启动设备先选择一个目标设备,继而由目标设备决定继续控制总线或释放总线,直到完成任务。本文的专用高速硬盘存储设备采用单启动、单目标结构。
SCSI硬盘在标识硬盘扇区时使用了线性的概念,即硬盘只有顺序的第1扇区、第2扇区…第n扇区,不像IDE硬盘的“柱面/磁头/扇区”三维格式。这种线性编排方式访问延时最小,可加快硬盘存取速率,尤其在持续大容量数据存储时,所显现的优势较明显。目前,操作系统内部也使用线性编号的扇区,其目的是加快介质存取速度,加大介质访问容量。
综上所述,该专用高速硬盘存储设备使用SCSI总线不仅数据传输速率高,而且在需要时可以增加设备中的硬盘数量来扩展存储空量,甚至可以把硬盘替换为其它SCSI存储设备。
2 系统结构设计
为了实现SCSI协议和硬盘存储,一般需要有微处理器、DMA控制器、SCSI协议控制器、数据缓存器等硬件支持和相应的软件控制模块。
·微处理器用来控制设备中各部件的工作,实现设备本身的特定功能。该专用高速硬盘存储设备实现数据的持续高速存储,要求处理数据的速度高。通常这些需要传输和处理大量数据的设备均选用数字信号处理器DSP作为微处理器。同时,SCSI协议中许多复杂的控制功能也需要这个微处理器来实现。
·传送大量数据大多会采用直接存储器访问DMA(Direct Memory Access)方式,因此需要独立的DMA控制器或选用内置DMA控制器的微处理器。出于简化电路和提高速率的考虑,该设备采用复杂可编程逻辑器件CPLD构造了一个独立的DMA控制器。
·要实现SCSI协议需要有SCSI协议控制器。DSP中通常不会集成SCSI协议控制器,因此一般情况下,需要选择通用的SCSI