基于ROC架构的SASRAID卡硬件设计与实现.pdf

1、山东大学硕士学位论文基于ROC架构的SAS RAID卡硬件设计与实现姓名：宋晓锋申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：刘琚;姚萃南20080412山东大学硕士学位论文英文缩写索引R A I DR e d u I l d a n tA a y0 fI I l e x p e 硒i V e I l l d 印e n d e n t廉价独立磁盘冗余D i s l(S阵列S C S IS m a J lC o m p u t e rS 姆e I I lI n t e 血c e小型计算机系统接口S A SS e r i a lA t t a c h e dS C S I串行S C S IR O

2、 CR a i d C l l i p芯片集成呦控制器P C IE x p r 嚣sP er i p h e r a IC o m p o n e n tI n t e r c o n n e c tE!x p r e s s高速周边元件扩展接口J B O DJ u s taB u I l c ho f D d v e s独立磁盘O L T Po r 卜L i n e1 b n s a c t i o nP r o c e s s m g联机事务处理O C Eo I l l i I l eC 印a c i t yE x p 锄s i o n、)I r i t l l o u tr e _ b

3、o o t在线窖最扩展R o mR A I D 伽m o t l l e 加a r d主板集成R A I DI O PI OP r o c e s S 0 r输入输出处理器P 锄试l e l A T AP a r a l l e lA TA t t a c l l m 饥t串行A=r 嵌入式接UF B D I M MF u l l yB u 伍：r e d D m lI n l m eM e m o r yM o d u l e全缓冲双列直插内存模组5原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

4、集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：立叠望日期：2 1 量：垒：坚关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：丛蔓导师签名：期：里呈!生!f1山东大学硕士学位论文中文摘要随着计算机服务器行业的迅速发展，技术的

5、更新日益频繁，客户的应用也越来越广泛，特别是近年来，传统行业信息化建设、互联网、信息安全和航天事业等等的迅速发展，对服务器产品提出了更高的要求：性能更高、安全性更好、可靠性和稳定性更有保障。R A I D(R e d u I l d 锄t 岫o f I n e x p 肌s i v 们n d 印e 1 1 d e I l tD i s k s，即廉价独立磁盘=门=余阵列)卡作为服务器产品中的关键部件，对以上方面的优化起着至关重要的作用。S A S(S 谢a l c h e dS C S I(S C S 卜S m a l lC o l n p u t c r S y S t 伽I n t 妇，小

6、型计算机系统接口)，即串行S C S I)为下一代主流的存储接口，因此进行S A SR A D 卡的研究和设计，对于掌握服务器存储子系统的核心技术，提高产品的差异化，提升产品的核心竞争力和降低成本有着重要的现实意义。本论文是以浪潮集团高效能服务器和存储技术国家重点实验室承担的国家8 6 3 计划课题。浪潮高性能服务器”为背景，该项目是为了解决随需扩展、高速通讯、集中管理与控制、远程监控等应用的诸多技术难题，同时也是为我国研制具有自丰知识产权的高性能服务器打下坚实的基础，提高产品的差异化和竞争力，进一步缩小同欧美技术强国的差距，并且大幅度的降低成本。本文的目的是设计一种基于R O C(0 nC

7、l l i p，即芯片集成R A J D)架构的S A SR M D 卡，使其来满足高性能服务器的高速通讯，并且进一步提高系统的安全性和可靠性。论文采用“模块化一设计思路，将系统硬件分解为内存模块、P C IE x p r e s s模块、S A S 模块和电源模块四个主要部分，这是本系统的“骨架”所在；各模块的原理图设计、P C B 实现、调试和测试等等，这是本系统的“灵魂”所在。在设计过程中，提出了S A S 膏的最优设计方案，对D D R 2 内存工作原理、P C IE x p r e s s 协议、S A S 协议、核心控制芯片进行了深入的分析和研究，对高速信号的P C B 实现、信号

8、完整性的测试进行了深入的理解和应用，并对S A S&A J D卡总结出一套完整有效的测试方法。本文首先对R 越D 技术、的发展现状进行了阐述，结合技术的发展趋势，提出基于R O C 架构的S A SR 舢D 卡的设计方案。根据方案，对系统的各个山东大学硕士学位论文组成部分进行了分析和硬件原理图设计，如内存、P C IE x p r e s s、S A S 和电源等主要模块。论文接下来对S A SR M D 卡的P C B 设计，从元器件的布局、各予系统高速信号布线的原则等方面进行了详细的阐述，其中内存P C B 设计是最重要的部分。随后对调试阶段发现的问题进行了归纳和总结，并提出针对性的解决办

9、法。然后，对S A Sm 卡结构、信号完整性、功能、兼容性、可靠性和性能等方面进行测试，结果达到了预期的效果。最后，是本文的总结，对整个课题的研究内容进行了概括，并根据技术的发展趋势，提出了下一步研究的内容。2关键词：R O C 架构、S A SI W D 卡、L S I1 0 7 8、内存、P C IE x p r e s s山东大学硕士学位论文A B S T R A C TC 伽1 p u t i n gs e n，e ri n d u s 时h 笛b e r i s i n gr a p i d l y 锄d 舭h n o l o g yi sr e g 锄e m t i I l gI

10、n o r ea n dm o r e0 f t 印C u s t o m e r 印p l i c a t i o nm a r k c tb e c o m 懿b i g g e r 锄db i g g e re s p e c i a l I yi I lr e c e I l ty e a r st r a d i t i o n 甜i n d 训e ss t 缸c dd e V e l o p i n gt l l d ri n f o m a t i o ns y s t e I I l；缸e m 瓯i I l f o m a t i o ns e c u r i t)，觚da c

11、 r o n 枷ci n d u s 砸器a r eg r o w i I 坞f 弧t e r 锄df 瓠t e rw h i c hd e f i n 铬l l i g l l e rr e q u i r 锄l e n tf o rc o m p u t i n gs e r v e rp r o d u c t S T _ I l 器er e q u i 崩n e I】晒a r cI l i g h c rp 而n I l a n c c，b 蚍e rs c c m i t Xm o r er e l ia _ b l e 柚dm o r es t a b l e R A【D(R c d

12、 u n d 锄t 岫o fI n e x p e n s i V e，I n d 印d e mD i s l(s)a d a p t e ri so n eo ft h ek c yp a r t si nc o m p u t m gs e e rt 0 跚p p o r tt h ea b o v c q u i r e l n 朗t S S A S(S e r i mA t t a c h e dS C S I(S m a l lC o m p u t e rS 坶咖I n t e 慨e)i st h em 旬o rn e x tg 饥e r a t i o n 咖m g c蛐e n

13、e r e f o r ed e s i 咖n gS A S 州Da d a p 懈i sV 眦幻m 姗t l l ec o r ct e c l l l l o I o g yo fs e n r 盯s t o r a g e 龇b s y S t e I n i m p 州cp r o d u c tu I l i q u e 豁锄dm a l【ei t黜c o m p 酣t i v ca l s 0d 五v e 拥廿1 ec o s t B a c k g r o 啪do ft h i s l 嚣i si st 1 1 ep 删e c t“I n 印u rH j 曲P e f f o m

14、 l 锄c eS e n r e，一0 恤o ft h e 聃t i o n a l8 6 3p r 0 鲫lp 啊e c t sd o i I ll n s p u rG r o u pH i g l lP e 哟肌锄c eS e r v e r&跏瑚g e k l l I l o l o g)，m o 咖阱1 l l i sp 叫e c ti st 0r e s o l V e 眦l l n o l o g y0 b S t a c l 嚣s u c h 舔e)【p 趾d i n g 伽d e m a n 也m 曲S p dc o m m 眦i c a t i o 玛c e n t r a

15、 lm 锄a g 锄e m 锄dc o n 仃o l，r e m o t em o I l i t 嘶n ge t c M 锄w l l i l ei ts e t u pf i l l I lf o u I l d a t i o nf o rC m n ao v mi I l t e l l i 群m c ep r o p e r I)，l l i g hp e r f o 肌锄c e e f i I I l p r o V e dp r o d u c tm l i q u e n e s s 趾dc o m p 甜t i V e 船a l s 0d r 0 V cd o w，I lt

16、l l ec o s t G o a Jo ft h j sp r o j e c ti st 0d e S i 印aR A I D却t e rb 雒eo nR O Ca r c h i t e c t u r e，m e e tl l i g l ls p。e dc o m m u n i c a t i o nr e q u m 湘e mi nl l i g l lp e r f o m 锄c eS e r v c rp r o d u c t s 邵、e l l 笛i m p r o V es y s t 锄s c c u d t ya r I dr c l i a b i l i 畔D e s i g ng u i d eo ft l l i sp r o j e c ti ss p l i t t i I 唱i n t om o d u l e s S y s t 锄h a r d w a r ew 舔d i V i d e di l l t 0f o u rm o d u l 嚣嬲M 锄o P C IE x p r c s s，S A S 锄dP o w t h c ya