NVMe Host Controller IP
- 介绍
NVMe Host Controller IP可以连接高速存储PCIe SSD,无需CPU和外部存储器,自动加速处理所有的NVMe协议命令,具备独立的数据写入AXI4-Stream/FIFO接口和数据读取AXI4-Stream/FIFO接口,非常适合于超高容量和超高性能的应用。此外,NVMe Host Controller IP支持RAID存储,从而可实现更高存储性能和存储容量。
无需CPU,NVMe Host Controller IP自动执行对PCIe SSD的PCIe设备枚举和配置、NVMe控制器识别和初始化、NVMe队列设置和初始化,实现必须以及可选的NVMe Admin Command Set和NVM Command Set,实现对PCIe SSD的复位/断电管理、IO(Page)读写、DMA读写和数据擦除功能,提供用户一个简单高效的接口实现高性能存储解决方案。
NVMe Host Controller IP DMA读写的顺序传输长度可以配置,最小是4K-Byte,最大是512K-Byte。顺序传输长度配置为4K-Byte,NVMe Host Controller IP所消耗的BRAM最少,但是可以达到CrystalDiskMark测试软件RND4K Q32T16测试模式下的读写性能。顺序传输长度配置为128K-Byte,NVMe Host Controller IP所消耗的BRAM比较多,可以达到CrystalDiskMark测试软件SEQ128K Q32T1测试模式下的读写性能。
针对多通路访问PCIe SSD,NVMe Host Controller IP支持灵活配置DMA读写的通道个数,按照NVMe队列优先级机制实现多个DMA通道对同一块PCIe SSD的高效访问,从而达到多通道访问的并行需求和QoS要求。
-
- 特性
- 支持Ultrascale+,Ultrascale,7 Series FPGA
- 支持PCIe Gen4,PCIe Gen3,PCIe Gen2 SSD
- 无需CPU和外部存储器
- 自动实现对PCIe SSD的PCIe设备枚举、NVMe控制器识别和NVMe队列设置
- 支持对PCIe SSD的NVM Subsystem Reset、Controller Reset和Shutdown
- 支持NVMe Admin Command Set:Identify、SMART、Create/Delete IO Submission/Completion Queue、Set Feature
- 支持NVMe NVM Command Set:Write、Read、Flush、Dataset Management
- 提供1个Admin命令接口,实现对PCIe SSD的复位/断电管理功能
- 提供1个IO命令接口,实现对PCIe SSD的IO(Page)读写、Cache Flush和逻辑数据块擦除功能;提供1个IO-AXI4-MM接口读写IO(page)数据
- 提供1个DMA命令接口,实现对PCIe SSD的DMA读写功能;提供1个DMA-AXI4-Stream-In/Out或DMA-FIFO-In/Out接口实现DMA数据的输入和输出
- DMA读写的顺序传输长度可以配置,4K-Byte~512K-Byte;不同的顺序传输长度对应不同的DMA读写性能,同时也消耗不一样的BRAM资源
- 针对多通路DMA需求,可以配置4个DMA命令接口和4个DMA-AXI4-Stream-In/Out或DMA-FIFO-In/Out接口
- NVMe队列的个数(配置DMA通道的个数)和深度可配置,平衡对PCIe SSD的DMA性能和消耗的逻辑资源
- 支持NVMe Admin和IO命令的超时和错误处理恢复机制,提供详尽的访问错误状态输出
- 支持的NVMe设备:
- Base Class Code:01h(mass storage),Sub Class Code:08h(Non-volatile),Programming Interface:02h(NVMHCI)
- MPSMIN(Memory Page Size Minimum):0(4K-byte)
- MDTS(Maximum Data Transfer Size):大于等于顺序传输长度或0(无限制)
- LBA Unit:512-byte,1024-byte,2048-byte或4096-byte
- 一个NVMe Host Controller IP直接连接到PCIe SSD
- 易于集成的同步、可综合Verilog设计
- 通过完全验证的NVMe Host Controller IP
- 概述
NVMe Host Controller IP作为一个对PCIe SSD的高性能存储控制器,不但提供对PCIe SSD的配置管理功能,而且提供对PCIe SSD的IO(Page)读写以及DMA读写功能。
NVMe Host Controller IP具备PCIe SSD Manegement,实现对PCIe SSD的复位/断电管理功能。
NVMe Host Controller IP具备ASQ/ACQ引擎,实现NVMe Admin Command Set:Identify、SMART、Create/Delete IO Submission/Completion Queue、Set Feature。
NVMe Host Controller IP具备IO(Page) Wr/Rd引擎和SQ1/CQ1引擎,实现对PCIe SSD的IO(Page)读写、Cache Flush和逻辑数据块擦除功能。
NVMe Host Controller IP具备DMA Wr/Rd引擎和SQn/CQn引擎,实现对PCIe SSD的DMA读写功能。
上电后,NVMe Host Controller IP内置的PCIe Device Enumerate & Configuration自动实现对PCIe SSD的PCIe设备枚举和配置;然后内置的NVMe Controller Identify & Initialization自动实现对PCIe SSD的NVMe控制器识别和初始化;最后内置的Queue Setup & Initialization自动实现对PCIe SSD的NVMe队列设置和初始化。上电后至此,NVMe Host Controller IP完成对PCIe SSD的所有配置和初始化工作,可以开始提供对PCIe SSD的读写、擦除、复位操作。
图 2 NVMe Host Controller IP结构框图
-
产品规格
- 性能
PCIe配置参数:Max Payload Size=256-byte,Max Read Request Size=512-byte
- PCIe Gen3 SSD,1个DMA通道:
- DMA写入速度可达3300MB/s
- DMA读取速度可达3500MB/s
- PCIe Gen2 SSD,1个DMA通道:
- DMA写入速度可达1700MB/s
- DMA读取速度可达1800MB/s
-
- 资源
- KU040
表3.1 PCIe Gen3 SSD,Seq=128K,Queue Depth=4,1-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
PCIe |
|
总资源 |
17251 |
25429 |
87 |
1 |
NVMe Host Controller |
12780 |
17477 |
70 |
0 |
PCIe Bridge |
5473 |
7952 |
17 |
1 |
表3.2 PCIe Gen3 SSD,Seq=4K,Queue Depth=8,1-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
PCIe |
|
总资源 |
16600 |
22812 |
31 |
1 |
NVMe Host Controller |
11144 |
14864 |
14 |
0 |
PCIe Bridge |
5461 |
7948 |
17 |
1 |
表3.3 PCIe Gen3 SSD,Seq=4K,Queue Depth=8,2-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
PCIe |
|
总资源 |
20968 |
28075 |
43 |
1 |
NVMe Host Controller |
15496 |
20113 |
26 |
0 |
PCIe Bridge |
5475 |
7962 |
17 |
1 |
- ZU7EV
表3.4 PCIe Gen3 SSD,Seq=128K,Queue Depth=4,1-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
URAM |
PCIe |
|
总资源 |
23925 |
34570 |
40 |
8 |
1 |
NVMe Host Controller |
12621 |
17486 |
6 |
8 |
0 |
PCIe Bridge |
11311 |
17085 |
34 |
0 |
1 |
表3.5 PCIe Gen3 SSD,Seq=4K,Queue Depth=16,1-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
URAM |
PCIe |
|
总资源 |
23128 |
33037 |
40 |
2 |
1 |
NVMe Host Controller |
11811 |
15956 |
6 |
2 |
0 |
PCIe Bridge |
11319 |
17081 |
34 |
0 |
1 |
表3.6 PCIe Gen3 SSD,Seq=4K,Queue Depth=16,2-DMA
LUTs |
FFs |
BRAMs |
URAM |
PCIe |
|
总资源 |
28075 |
39357 |
44 |
4 |
1 |
NVMe Host Controller |
16774 |
22286 |
10 |
4 |
0 |
PCIe Bridge |
11301 |
17071 |
34 |
0 |
1 |
- 交付清单
可交付资料:
1. 详细的用户手册
2. 设计文件:源代码或网表
3. 时序约束
4. 测试或Demo工程
5. 技术支持:邮件,电话,现场,培训服务
联系方式:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-785863.html
Email:neteasy163z@163.com文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-785863.html
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