科创中国

行业领域

电子信息技术,软件,信息安全技术

需求背景

随着科技的不断发展，数据量呈指数级增长，对于数据存储和处理的需求也日益增强。在这种情况下，传统的存储解决方案已经无法满足现代数据处理的需求，尤其是在处理大规模数据集时，性能瓶颈和延迟问题变得尤为突出。

针对这些问题，基于NVMe和exFAT的高速存储FPGA IP核的研发具有重要的现实意义。

需解决的主要技术难题

基于NVMe和exFAT的高速存储FPGA IP核研发技术难题主要包括以下几个方面：

1. 硬件设计：NVMe协议和exFAT文件系统在硬件设计上要求较高，需要使用硬件描述语言（如VHDL）进行描述和实现。同时，需要设计相应的接口以支持FPGA与存储设备之间的数据传输和控制操作。
2. 性能优化：要实现高速存储，需要优化存储设备的性能。这包括优化存储设备的I/O性能、存储容量和存储速度等方面。同时，还需要考虑FPGA的资源消耗和性能优化问题。
3. 稳定性与可靠性：在高速存储过程中，数据的稳定性和可靠性至关重要。因此，需要采取措施来确保数据不会丢失或损坏。这包括设计相应的错误检测和纠正机制、数据备份和恢复机制等。
4. 兼容性：为了满足不同用户的需求，需要兼容不同的操作系统和文件系统。因此，需要确保所研发的FPGA IP核能够在不同的操作系统和文件系统中正常运行，并且能够支持不同的文件格式。
5. 安全性：在存储和处理数据时，需要考虑安全性问题。需要采取措施来确保只有授权用户能够访问和修改数据。这包括设计相应的加密机制、身份认证机制等。
6. 测试与验证：在研发过程中，需要进行充分的测试和验证以确保所研发的FPGA IP核能够正常工作并满足性能要求。这包括测试其在不同情况下的性能表现、稳定性和可靠性等方面。

期望实现的主要技术目标

纯FPGA实现NVMe和exFAT的IP 核，支持 Xilinx7系列和自主化程度较高的FMQL系列芯片，物理层基于*** x4接口（可兼容***接口），支持自主化和SSD芯片。

物理层基于*** x4接口时拟达到的最大全盘读速率不小于1300MB/s，最大全盘写速率不小于1000MB/s。（具体实际速率根据SSD芯片特性有所调整）

可以对指定格式的文件（包括但不限于bin、txt、bmp、avi等）进行高速的读写操作。exFAT文件系统支持文件的创建、复制、删除、剪切、粘贴等基本操作，支持文件属性操作。

处理进度