近年来存储行业经历了巨大的变革,以固态硬盘(solid state drive, SSD)为代表的半导体存储设备迅猛发展,在性能上显著超越了通过磁头移动寻址的机械硬盘(hard disk drive, HDD).目前支持SSD的2种协议主要包括非易失性内存主机控制器接...近年来存储行业经历了巨大的变革,以固态硬盘(solid state drive, SSD)为代表的半导体存储设备迅猛发展,在性能上显著超越了通过磁头移动寻址的机械硬盘(hard disk drive, HDD).目前支持SSD的2种协议主要包括非易失性内存主机控制器接口规范(nonvolatile memory express, NVMe)协议与串行SCSI(serial attached small computer system interface, SAS)协议,即SAS. NVMe是专为SSD设计的高性能存储协议,能够很大限度地发挥SSD的性能;而SAS协议则充分考虑数据中心的需求,在提供高可靠性与高可扩展性的同时,兼顾了系统性能与成本的平衡.相对于日益增速的存储介质,针对慢速存储设备所设计的软件栈在一次I/O过程中所耗费的时间开销愈发显著.针对该问题学界及工业界都相继提出了众多解决方案,例如Intel提出的高性能存储开发包(storage performance development kit, SPDK)通过将设备驱动实现在用户空间,并采用轮询感知I/O完成等方式大幅度缩短了NVMe SSD对应用程序的响应时间,极大地提升了整个系统的整体性能.然而之前的研究工作针对SAS SSD存储软件栈的优化非常有限,为此在用户空间实现了针对SAS SSD的软件栈优化.实验结果表明,该优化能够有效缩短存储设备对应用程序的响应时间,提高应用对存储设备的访存效率.此外,为了准确评估I/O栈中存储设备的时间开销,硬件性能测试工具HwPerfIO被提出,能够消除大部分软件开销的影响以测得更加准确的存储设备性能.展开更多
针对传统嵌入式以太网系统存在的数据传输速率低、硬件不能升级、实时性和通用性不足等问题,提出了基于内嵌有Nios II CPU的Altera Cyclone系列FPGA的以太网控制器设计方案.该方案针对以太网协议利用Quartus II和Nios II IDE为开发工具...针对传统嵌入式以太网系统存在的数据传输速率低、硬件不能升级、实时性和通用性不足等问题,提出了基于内嵌有Nios II CPU的Altera Cyclone系列FPGA的以太网控制器设计方案.该方案针对以太网协议利用Quartus II和Nios II IDE为开发工具,对硬件进行重新配置,以提高系统集成度;采用SOPC技术构建了嵌入式网络硬件平台;基于μC/OS-II实现了Niche Stack TCP/IP协议栈的移植及顶层应用程序的编写.系统测试结果表明,数据能够以400 Mb/s的速率正确收发,满足了以太网通信速率的要求,并可根据实际情况灵活配置.展开更多
文摘近年来存储行业经历了巨大的变革,以固态硬盘(solid state drive, SSD)为代表的半导体存储设备迅猛发展,在性能上显著超越了通过磁头移动寻址的机械硬盘(hard disk drive, HDD).目前支持SSD的2种协议主要包括非易失性内存主机控制器接口规范(nonvolatile memory express, NVMe)协议与串行SCSI(serial attached small computer system interface, SAS)协议,即SAS. NVMe是专为SSD设计的高性能存储协议,能够很大限度地发挥SSD的性能;而SAS协议则充分考虑数据中心的需求,在提供高可靠性与高可扩展性的同时,兼顾了系统性能与成本的平衡.相对于日益增速的存储介质,针对慢速存储设备所设计的软件栈在一次I/O过程中所耗费的时间开销愈发显著.针对该问题学界及工业界都相继提出了众多解决方案,例如Intel提出的高性能存储开发包(storage performance development kit, SPDK)通过将设备驱动实现在用户空间,并采用轮询感知I/O完成等方式大幅度缩短了NVMe SSD对应用程序的响应时间,极大地提升了整个系统的整体性能.然而之前的研究工作针对SAS SSD存储软件栈的优化非常有限,为此在用户空间实现了针对SAS SSD的软件栈优化.实验结果表明,该优化能够有效缩短存储设备对应用程序的响应时间,提高应用对存储设备的访存效率.此外,为了准确评估I/O栈中存储设备的时间开销,硬件性能测试工具HwPerfIO被提出,能够消除大部分软件开销的影响以测得更加准确的存储设备性能.
文摘针对传统嵌入式以太网系统存在的数据传输速率低、硬件不能升级、实时性和通用性不足等问题,提出了基于内嵌有Nios II CPU的Altera Cyclone系列FPGA的以太网控制器设计方案.该方案针对以太网协议利用Quartus II和Nios II IDE为开发工具,对硬件进行重新配置,以提高系统集成度;采用SOPC技术构建了嵌入式网络硬件平台;基于μC/OS-II实现了Niche Stack TCP/IP协议栈的移植及顶层应用程序的编写.系统测试结果表明,数据能够以400 Mb/s的速率正确收发,满足了以太网通信速率的要求,并可根据实际情况灵活配置.
