高速硬盘存储设备的系统结构设计

为了实现SCSI协议和硬盘存储,一般需要有微处理器、DMA控制器、SCSI协议控制器、数据缓存器等硬件支持和相应的软件控制模块。
·微处理器用来控制设备中各部件的工作,实现设备本身的特定功能。该专用高速硬盘存储设备实现数据的持续高速存储,要求处理数据的速度高。通常这些需要传输和处理大量数据的设备均选用数字信号处理器DSP作为微处理器。同时,SCSI协议中许多复杂的控制功能也需要这个微处理器来实现。
·传送大量数据大多会采用直接存储器访问DMA（Direct Memory Access）方式,因此需要独立的DMA控制器或选用内置DMA控制器的微处理器。出于简化电路和提高速率的考虑,该设备采用复杂可编程逻辑器件CPLD构造了一个独立的DMA控制器。
·要实现SCSI协议需要有SCSI协议控制器。DSP中通常不会集成SCSI协议控制器,因此一般情况下,需要选择通用的SCSI协议控制器,辅助DSP实现SCSI协议和通信。
·在设备的输入接口部分,需要有数据缓存单元。普通的存储器在写入的同时不能读取;采用双口随机存储器RAM虽然可以解决并发访问的问题,但它必需的双边地址译码又是不可忽视的问题。对于单纯的数据存储设备,不需要对数据做压缩、信号分析等预处理工作,缓存单元在结构上相当于先进先出（First In First Out,FIFO）队列,先到的数据先被存储。所以采用专用FIFO芯片,可以去掉复杂的缓存器译码电路,大大简化系统设计。而且,采用专用FIFO芯片,整个设备从外部数据接口看来,就是一个写不满的FIFO,也大大简化了对设备数据接口的操作。
专用高速硬盘存储设备的框图如图1所示。图1中各方框表示一个基本模块,括号中文字表示具体实现的器件,虚线左侧部分不属于设备模块。
该高速硬盘存储设备设计中向处理器选用了ti公司生产的TMS320F206,SCSI协议控制器选用了Qlogic公司生产的FAS368M,DMA控制器和其它外围逻辑转换电路选用了ALTERA公司生产的CPLD器件EPM7064。
TMS320C206是TI公司生产的CPLD器件EPM7064。
TMS320C206是TI公司生产的TMS320系列单片数字信号处理器中的一种低价格、高性能的定点DSP芯片。该芯片功耗低,处理能力强,指令周期最短为25ns,运算能力达40MIPS,片内具有32KB的闪烁存储器和4.5KB的RAM,是最早使用闪烁存储器的DSP芯片之一。由于闪烁存储器具有比ROM灵活、比RAM便宜的特点,因此使用TMS320F206不仅降低了成本、减小了体积,同时系统升级也比较方便。
FAS368M是与SCSI-3标准完全兼容的SCSI协议控制器,它支持启动设备与目标设备两种模式,同步数据传输速率为40MB/s。另外,FAS368M支持最大50 MB/s的快速DMA数据传。由于采用分离的微处理器总线和DMA总线结构,因此能以较高速率产生响应而不会造成瓶颈效应。