RAID控制器中磁盘接口控制器流水线设计与实现

是可配置的。另外还有一部分逻辑用来生成输出数据有效指示信号，这个指示信号采集到的FIFO读信号有效时即为有效。

　　5 FPGA测试与实验结果

　　经过RTL设计、仿真及相应的EDA验证，实现了流水线的磁盘接口控制器并对该控制器进行了FPGA测试。测试过程中，使用的测试平台板为Xilinx ML505测试平台，主芯片为Virtex-5 FPGA，在不加SATA多路器的情况下可同时连接4个SATA硬盘。

　　为了进行性能分析和比较，除了流水线的磁盘接口控制器外，同样基于Virtex-5 FPGA并使用MIPS CPU核的磁盘接口控制器也被实现。基于MIPS CPU核的磁盘接口控制器在Virtex-5 FPGA上可以很方便地实现，因为Virtex-5 FPGA本身自带MIPS CPU核和SATA控制器。只需要实现专用异或逻辑及在MIPS CPU核实现地址映射和读写控制即可。

　　测试过程中使用的磁盘为高速SATA磁盘，对应的磁盘参数见表1。这里只对磁盘接口控制器进行测试，对磁盘阵列控制器中主处理器产生的磁盘操作命令通过模拟产生。命令到达的方式服从泊松分布,工作为正常工作模式，读写方式为随机产生。在读磁盘请求数与写磁盘请求数相等的情况下，其实验结果如图7所示。由图可知，在任何磁盘请求到达率情况下，基于流水线的磁盘接口控制器的吞吐率都比基于MIPS的吞吐率高。在其他读写请求比率的条件下，也可以得到类似的结果。

　　磁盘阵列控制器是磁盘阵列的核心，直接决定了整个磁盘阵列的性能。本文通过研究现有磁盘接口设计和磁盘接口完成的功能，提出了一种磁盘接口的并行流水线设计模型，并对该模型实现过程中的模块间的通信问题和模块间的缓冲管理问题进行了相应的分析和设计。实验结果表明，在各种情况下，磁盘接口的吞吐率都有提高，在高写请求率和重负载两种情况下尤为显著。较高的磁盘接口控制器的吞吐率可以降低平均访问时间，使复杂有效的预取和置换算法方便地应用于磁盘阵列，提高缓存的命中率，从而提高磁盘阵列的整体性能。