高速SCSI磁盘记录仪的设计与实现.doc

高速SCSI磁盘记录仪的设计与实现 第卷第期?月电子测?与仪器学报】厶、?高速磁盘记录仪的设计与实现孟劲松?建辉（西南交通大学牵引动?国家重点实验室，成都）刘爱平（中电集团第十研究所，成都）摘要在长时间大数据?记录手段上，目前多采用模拟?记录方式的磁带记录仪，但这种磁带记录仪功能单一，操作?灵活。 本文针对这些缺陷提出了一种三端口?扑结构的磁盘记录仪，并给出了这种磁盘记录仪的工作原?及相应的系统控制器的设计、应用。 仿真与测试的结果说明了这种磁盘记录仪具有记录数据的速率高、智能化等特点，这种采用技术的设计方法为测试领域的设备研制提供了一种新的途径。 关键词记录仪，系统控制器，（，幽，；腿（），）印，咖，传输效率，而且实时性很难保证。 国外的一些公司针对外设，推出了一类嵌入式外设控制器，但采用这类芯片设计的数据记录设备也有缺点，如开发繁琐，黑箱操作，性能有限，只能作为外设控制器使用，与主机通信?方?。 本文为克服上述数据存储设备的缺陷，提出了一种三端口?扑结构的新型磁盘记录仪并给出了其设计方法，兼有嵌入式和通用主设备的功能，既能保证实时性、高带宽，又能保证灵活性，以此?论为基础开发了一套高速磁盘记录仪，所有硬件控制功能均采用（高速数据存储在科学研究及现代数据通信中具有非常重要的地位，在综合测试系统、数据通信、科学试验、视频等领域，都需要采用高速存储设备进?连续存储。 目前海?存储设备通常是磁带记录仪和磁盘视频记录仪，磁带记录仪通常记录的是模拟?，信噪比较低，体积大，频带窄，数据回放?方?。 而（血）磁盘的速度较高，可以达到的数据传输率，配以数据采集设备，可以方?地以磁盘阵列的方式构成一个高速大容?存储系统，具有体积小，移动方?，适合野外作业。 但磁盘存储系统过去多应用于服务器中，通过操作系统的文件系统进?管?，囿于普通计算机体系的?扑结构，?但占用和通道的很多时间，降低了磁盘的）和（）技术进?设计。 本文于?月收到。 孟劲松博士研究生，工程师；?建辉教授，博导；刘爱平研究员。 万方数据?电子测?与仪器学报嬲?磁盘记录仪的设计目标记录仪的技术背景就是针对大数据流能连续、快速地进?数据存储，因而为了保证数据能够快速存入磁盘阵列，磁盘记录仪必须能够立即响应外设的写磁盘请求，这就要求记录仪的写磁盘控制必须采用嵌入式技术。 为了能够适时回放数据，磁盘记录仪必须能与主机很好的通信，由于主机?能对外设实时操作，还需要采用在板缓存，记录仪的系统结构如图所示。 图磁盘记录仪?扑结构这种?扑结构的磁盘记录仪克服了通用存储设备的非实时性以及嵌入式存储设备与主机通信?的问题，既能保证数据存储的高速、实时性，又可以方?地监控外设数据或有目的地快速访问磁盘。 为实现上述设计目标，作为磁盘记录仪核心单元的系统控制器，应能同时以嵌入式和通用系统控制器方式混合工作。 由于在上开发与验证较为灵活，我们采用技术在一片中规模的器件上实现了一种可以实现上述构想的系统控制器。 系列?支持或，故其外部需要采用电平转换芯片实现与电平的转换。 主机采用接口与其通信并测试其性能。 系统控制器的总体电?如图所示。 磁盘记录仪的核心单元设计磁盘记录仪的核心单元为系统控制器，系统控制器应以主控方式工作，采用万方数据磁盘阵列设备磁盘控制器数回鬻旧舌字管外。 外?设控兽匀设器信宝息?，丫，控制器一主机图系统控制器总体电?图技术，模块化设计。 其内部主要有四个子主控（）磁盘控制器、从设备（）控制器、控制器，以及一个信息处?控制器。 控制器，应符合规范，用于主机对存储系统进?环回测试、监控、数据回放以及必要的信息记录。 主控磁盘控制器可以直接与或嵌入式接口，本设计没有使用，而是自?设计了一个简洁的信息处?控制器，用以对接收到的外设消息或来的指令进?解码、计算和控制，启动同步数据传输，并能适时自动切换磁盘。 我们用甜一并写了这四个，在设计时采用快速并?运算的电?算法，并结合资源复用、结构化的设计方法，使设计得以最优。 由于对和控制器的原?及其的使用已?鲜见，这?主要介绍系统控制器中磁盘控制器与信息处?控制器的设计。 存储系统采用的是模型，通常磁盘是，系统控制器是。 磁盘控制器的设计磁盘控制器用以实现协议，并符合、规范，支持位数据传输并可外接个磁盘的磁盘阵列设备，以满足磁盘记录仪大容?、高速读写的要求。 对于磁盘记录仪，磁盘控制器的设计只需符合单启动者多目标设备系统，其描述的磁盘控制器电?第期如图所示引。 高速磁盘记录仪的设计与实现?协议微控制器是磁盘控制器的核心，具体实现的传输协议，协议微控制器可以有多种电?算法，其算法可参考的有关协议儿儿，其物?设计可以参考处?器的控制部件进?设计喁，核心是一个复杂的有限状态机，其阶段迁移根据的单启动者多目标系统的总线阶段迁移进?设计儿。 实现传输协议的技术细节较多，这?就?详述了，文献介绍的一种实现方法可供参考。 信息处?控制器磁盘控制器是面向磁盘的控制器，其?为设计成透明的，应有信息处?器与之配合才能完成寻道、数据传输启动、状态处?等工作。 磁盘的?为通过信息处?器对用户可见。 主从设备联络信号线总线奇偶校验位数据总线图磁盘控制器磁盘控制器状态图信息处?控制器电?总体结构在规范中，消息、指令、数据、状态等均称为信息，除状态外，其余信息都可以成组出现，信息处?控制器是用以管?记录仪的外设消息、控制器指令、磁盘阵列信息的输入以及指令输出的模块，以协调外设、磁盘阵列及主机的工作。 其结构参考处?器嵋经剪裁进?设计，其结构得以很大简化，一种实现信息处?功能的源码所对应的电?结构如图所示。 控制部件是信息处?器的核心逻辑单元，其服务对象面向主机、外设、磁盘控制器，具体响应命中、外设或磁盘控制器的物?中断脉冲，适时生成、等控制信号。 在响应外部中断时，命中比外设中断的优先级高，磁盘控制器中断为访问周期或外设访问周期正常或万方数据?电子测?与仪器学报?非正常结束的申明。 当处于访问周期、外设写磁盘任务未完或指针恢复重试时，控制部件给出控制信号，而当响应指令或响应外设中断并对其消息作计算完毕时，给出信号，通知地址序贯生成器生成地址并将指令寄存器堆中的信息序贯输出。 由于采用独特的嵌入通用混合结构，系统记录外设数据时，主机?参与，故记录性能与主机无关。 针对?同的操作系统编写相应的驱动程序，针对?同的信号调?外设，主机只需初始化系统与记录用户每次的操作，配以所需的应用层监控分析软件，即构成相应的磁盘记录仪。 图同步写磁盘操作的总线仿真图经过连续运?测试，整个磁盘记录仪系统仿真、测试与结论在上进?后综合与仿真，中的控制器运?时钟由主机提供为或，信息处?控制器运?时钟为，通过，将倍频到提供给磁盘控制器，同步传输基准钟为时，仿真表明系统控制器完全符合、一规范，同步数据传输率为。 在启动同步传输操作后，写磁盘操作时的总线上的时序截取如图所示。 用希捷的，磁盘进?实测，外设为一数据采集卡。 由于磁盘的寻道时间是动态变化的，数据包的传输长度越大则平均传输率越高，所以每次传输的数据包应尽可能的大，但考虑到可能的奇偶错重试开销，所以数据块长度必须折衷。 我们在中加了个探测计数器，当信号有效时以的时钟进?采样计数获取连接时间，各个数据包进?次连续写和次连续读操作，测得的平均有效时间及总线上的平均数据传输速率测试结果如下表所示。 表运?稳定可靠，表明在上采用技术实现系统控制器并在此基础上构建的磁盘记录仪?但可?且具有灵活性，能最大限度地发挥磁盘的性能，附加上信号调?外设足以替代传统的磁带记录仪。 系统控制器采用设计技术，将多个控制器集成在一个芯片中，各模块内部及相互问的处?与控制是通过硬线连接并?工作，较比同类级别的专用芯片有快得多的传输启动和大得多的允许帧数据?，能最大限度地发挥磁盘的高速传输性能。 ?采用?快速的支持的，选用支持双速率同步传输的磁盘，平均数据传输率可以进一步提高。 但由于磁盘固有的机电结构，这种提高是有限的，一种可以突破磁盘连续数据传输率的方法是采用多通道磁盘阵列技术，在一个中集成个磁盘控制器，将外设数据分流到个并?工作的磁盘，平均数据传输率可以提高倍。 这种采用技术的设计方法为测试领域的设备研制提供了一种新的途径。 参考文献数据传输长度（字节）有效期写计数器均值数据传输率（）读写蹦（），（），读一（），万方数据第期高速磁盘记录仪的设计与实现?简讯?测控、计?、仪器仪表学术?会中国联合体成立大会暨?总线技术与学术会议会议通知?测控、计?、仪器仪表学术?会（）和中国联合体暨总线技术与学术会议定于?月日在湖南省张家界市一并召开（为方?起见，以下统称为“张家界会议”）。 本届张家界会议得到了广大作者和各级领导的大?支持，各方面的投稿非常踊跃，内容新颖、水平亦有较大提高。 会议的筹备工作以人为本，旨在为全体与会者创造一个相互了解的机会和相互交流的平台。 在此馑代表会议主办单位诚恳地邀请关注自动测试系统技术发展的领导、专家、学者和工程技术人员届时光临出席。 中国电子学会电子测?与仪器分会、中国仪器仪表学会电子测?与仪器分会、中国计?测试学会国外仪器技术专业委员会、中国计?测试学会电子计?专业委员会?工作会议，电子测?与仪器学报杂志社委员会工作会议及筹备工作会议亦将同时举?，望各位委员提前安排日程，准时参会。 现将会议有关事项通知如下会议地点湖南张家界武陵国际大酒店中国电子学会电子测?与仪器分会会议时间?月日日程安排月日会议代表报到月日会议开幕式及大会报告日晚中国电子学会电子测?与仪器分会?工作会议中国仪器仪表学会电子测?与仪器分会?工作会议中国计?测试学会国外仪器技术专业委员会?工作会议中国计?测试学会电?计?专业委员会?工作会议电子测?与仪器学报委员会?工作会议筹备工作会议月日分组交流月日会议代表自由交流，参观考察。 详细安排见学报网站、啊仰咖月日返程万方数据高速SCSI磁盘记录仪的设计与实现作者孟劲松，林建辉，刘爱平，Meng Jinsong，Lin Jianhui，Liu ai-ping孟劲松,林建辉,Meng Jinsong,Lin Jianhui(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都,610031)，刘爱平,Liu ai-ping(中电集团第十研究所,成都,610036)刊名电子测量与仪器学报英文刊名JOURNAL OFELECTRONIC MEASUREMENTAND INSTRUMENT年，卷(期)xx，20 (3)被引用次数0次参考文献(8条)1.T10/1416D PrimaryCommands-2(SPC-3),Revision13xx2.T10/1417D SCSIBlock Commands(SBC-2),Revision9xx3.T10/1561D SCSIArchitectural Model-3(SAM-3),Revision7xx4.T10/1302D SPI-3(SCSI ParallelInterface version3),Revision1420005.T10/1365D SPI-4(SCSI ParallelInterface version4),Revision10xx6.PCI LocalBus Specification2.3xx7.FAS466Fast ArchitectureSCSI ProcessorTechnical Manual19988.李亚民计算机组成与系统结构2000本文链接d.g.wanfangdata./Periodical_dzclyyqxbxx03022.aspx授权使用吕先竟(wfxhdx)，授权号2af85c07-b165-46a4-ae02-9e7500e2a63e下载时间xx年1月24日无锡伊诺特石化机械设备有限公司为无锡澳驰过滤设备有限公司于xx年4月在中国无锡成立的全资子公司，是国内领先的微米级过滤器供应商之一，同时特别善长于苛刻工况的过滤设计。 核心产品包括分不锈钢过滤器，精密过滤器，过滤设备，气体过滤器，篮式过滤器，芯式过滤器，静态混合器、视镜等。 这一系列产品已经获得了中国海洋石油总公司、洛克石油、Fluor Corporation、Technip、中国石油天然气西气东输项目部、壳牌、南钢集团、巴斯夫，索尼等诸多客户的认可与好评。 伊诺特选用世界领先的过滤产品生产设备及制造工艺，融合多年滤芯制程上的研发经验，整合运用各种过滤分离技术，致力于为全球工业领域提供最经济、最专业的过滤解决方案。 其烧结滤芯、不锈钢折叠滤芯、楔型滤芯、膜滤芯等过滤介质配合多样化设计的过滤器壳体，已广泛应用于石化、炼油、新能源、钢铁、化学、医药、食品、水处理等行业。 伊诺特服务工业界多年，严格执行ISO9001国际质量体系。 并在全国设有多个项目部，可为您提供最完善的售后服务体系，在中国地区，我们能够24小时内到达现场为您服务。 未来，伊诺特秉承安全、专业、创新、合作的核心价值观，继续为客户提供更优质的产品、更高效的服务，努力为过滤技术创新做出新的贡献。 安全我们永远坚持安全是不容妥协的理念我们为客户提供的所有