学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

I-CASH中数据页压缩的SOPC实现

作　者: 肖皓
导　师: 胡迪青
学　校: 华中科技大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 混合存储现场可编程门阵列固态盘固态盘硬盘智能混合存储系统
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

固态盘（SolidStateDisk，SSD）存储技术最近几年飞速发展，凭借其优异的性能占领了部分市场。但SSD在寿命和成本上仍然与硬盘（HardwareDiskDrive，HDD）有比较大的差距。因此，在消费类市场中SSD的高成本使其无法普及，而在企业应用中其可靠性又不足。另一方面，HDD已经越来越不能满足系统对I/O的高速请求。因此，出现了利用SSD和HDD这两种存储技术优势而将其结合的混合存储技术。通过使用这种混合存储技术希望得到接近于SSD的性能而具有HDD的大容量并延长系统整体寿命。I-CASH（IntelligentlyCoupledArrayofSSDandHDD）则是一种将SSD和HDD并列使用的混合存储系统。I-CASH利用了数据的内容局部性原理，将不常改变的参考页数据存入SSD中，而只将各数据页相对于参考页数据不同的差异数据存入HDD中。这样相对于HDD来说实现了数据压缩的功能，从而系统可以获得若干倍HDD的性能；另外由于减少了对SSD的写操作，因此系统也可以获得比SSD更长的寿命。对于I-CASH的结构设计，使用了SOC主控芯片实现方案，该方案由主控芯片内部的专用硬件电路完成最主要的数据计算，芯片内部的CPU则只负责较简单的数据管理；在对I-CASH系统的实现方面，由于方案整体的复杂性，仅对上述方案中涉及的I-CASH页压缩子系统的设计及其在FPGA上的实现进行了深入研究，给出了页压缩子系统的结构，介绍了它的搭建、各模块的功能和其配置，特别是核心模块数据处理单元页压缩模块的verilog实现；在页压缩数据处理方面，提出了页压缩的算法及差异数据在HDD中存储的格式，使系统获得较好的数据压缩率。经在FPGA开发板上进行验证，I-CASH页压缩子系统可以正确完成数据页压缩和解压缩。通过修改参考页数据和写入的数据，对各种情况下数据压缩的性能进行了分析。系统整体数据压缩处理速度约为150MB/s。

全文目录

摘要  4-5
abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 课题来源、目的和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-13
  1.3 本文主要研究内容  13-15
2 混合存储原理及其关键技术  15-22
  2.1 SSD存储技术  15-16
  2.2 并列混合存储技术  16-18
  2.3 内容局部性  18-19
  2.4 I-CASH存储技术  19-21
  2.5 本章小结  21-22
3 I-CASH页压缩硬件平台及其算法  22-32
  3.1 硬件平台总体框架  22-23
  3.2 各模块功能及其实现方法  23-26
  3.3 I-CASH数据页压缩算法  26-31
  3.4 本章小结  31-32
4 压缩解压缩模块的设计与实现  32-44
  4.1 压缩解压缩模块的结构  32
  4.2 数据缓冲区buffer  32-34
  4.3 数据读写控制器  34-36
  4.4 数据计算控制器  36-40
  4.5 数据计算模块_pagecom  40-43
  4.6 本章小结  43-44
5 I-CASH页压缩硬件平台测试  44-55
  5.1 测试平台与环境  44-45
  5.2 系统各种情况下的压缩率  45-53
  5.3 系统压缩和解压缩处理时间  53-54
  5.4 本章小结  54-55
6 总结与不足  55-58
  6.1 总结  55-56
  6.2 需要改进的工作  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-62

相似论文

高速网络数据加密卡的电路设计与实现,TP309.7
基于MRAS的矿井提升机无速度传感器矢量控制系统研究,TP273
IP over WDM适配技术的研究、实现及应用,TN929.1
光刻机运动平台功率放大控制卡的设计与实现,TN305.7
基于正交幅度调制的室内可见光无线通信系统研究,TN929.1
USB接口的固态盘原型系统的设计与实现,TP333
基于ISO18000₆C标准的UHF RFID阅读器数字基带系统的设计与实现,TP391.44
基于SOPC技术的视频图像处理系统的研究,TP391.41
一种混沌流密码芯片的设计与应用,O415.5
多参数组合测井仪主控系统设计,P631.83
卷积码编译码算法研究及其FPGA实现,TN791
基于FPGA的闪电信号处理研究,TN791
基于FPGA的高速数据采集系统设计,TP274.2
基于加窗插值FFT的电力谐波检测技术研究,TM935
列车全数字紧急对讲单元硬件设计与实现,TP273
机载合成孔径雷达回波信号仿真研究,TN958
基于嵌入式Linux的DSRC通信协议设计与实现,TN915.04
π/4-DQPSK基带通信系统设计与仿真,TN919.3
层次式并行混合存储系统关键技术研究,TP333
基于FPGA的图像处理系统,TP391.41
寻北仪的转位控制算法的研究与应用,P227.9