高速SSD存储系统中数据缓存控制器整体顶层设计

数据缓存控制器主要实现了对大量突发数据的缓存、AXI4接口与AXI4-Stream接口之间的转换和NVMe命令的生成等功能。数据缓存控制器的整体架构如图1所示。

图1数据缓存控制器整体架构

根据功能需求将数据缓存控制器划分为了3个模块：流程控制模块、接口转换模块和MIG模块。

（1）流程控制模块：流程控制模块主要实现三个功能，一是根据用户命令或输入的数据量大小来组装相应的NVMe提交命令，并发送至NVMe Host控制器；二是控制接口转换模块工作的开启与关闭；三是实现乒乓操作，来提高系统传输性能。

（2）接口转换模块：接口转换模块负责完成将DDR控制器的AXI4接口转换为与其他模块进行数据交互的AXI4-Stream接口。

（3）MIG模块：MIG模块是Xilinx提供的DDR存储控制器，可以帮助用户快速的搭建工程，完成对DDR等外部存储器的控制。MIG IP核内部由用户接口、存储控制器和物理层模块三部分组成。同时MIG IP还支持AXI4接口，用户可以直接通过AXI4接口访问DDR存储器。

如图2所示，它为数据缓存控制器的顶层模块框图。

图2 数据缓存控制器的顶层模块框图

数据缓存控制器的外部接口信号主要包括与Microblaze处理器、NVMe Host控制器、以太网控制器、外部DDR存储器相连接的端口。其中AXI4_Lite接口用于配置数据缓存控制器的寄存器；M_AXIS_ENTRY接口用于向NVMe Host控制器发送NVMe命令；S_AXIS_DATA接口用于接收输入的数据流数据；M_AXIS_DATA接口用于输出的缓存数据；M_AXI_DDR用于读写DDR内缓存的数据；NVMe_Done信号用于指示命令执行成功；NVMe_Error信号用于指示命令执行错误。

数据缓存控制器的顶层接口信号定义如表1所示。

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审核编辑 黄宇