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FPGA/PLD  

可編程設計技術釋放快閃記憶體的企業應用潛能

上網時間: 2012年08月16日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:可編程設計  快閃記憶體  雲端運算  虛擬化  儲存 

企業級應用的快閃記憶體

在企業級儲存系統中導入快閃記憶體並非一蹴可及。可靠性一直是妨礙快閃記憶體在企業級應用的一個問題。在消費性產品中,從行動電話到PC,廣泛而又成功的應用快閃記憶體在一定程度上解決了這類問題。雖然在消費性應用中得到了驗證,但是,很多企業級應用的特性,例如,金融交易處理等,都要求確保資料的完整性。透過在採用快閃記憶體架構的系統設計中採用RAID演算法,即使是最敏感的應用,也能夠保證資料完整性。

系統規劃人員還需要在各種類型的快閃記憶體中進行選擇。目前有兩種常用的快閃記憶體:多層電荷(MLC快閃記憶體)和單層電荷(SLC快閃記憶體)。MLC快閃記憶體支援兩種以上的狀態,而SLC只支援兩種。MLC價格也低於SLC。由於MLC快閃記憶體的電壓狀態會漂移,因此,很多企業級應用的開發人員傾向於採用更可靠、成本更高一些的SLC快閃記憶體。開發人員在企業級應用中,透過軟體找到了利用更經濟的MLC快閃記憶體的方法。可以採用RAID演算法和增強ECC保護功能,來降低MLC可靠性帶來的風險。

除了快閃記憶體,新類型的記憶體也在不斷發展。相變記憶體的開關時間比快閃記憶體更短,而且更靈活,目前還處於發展初期。PCM技術目前的容量還不及快閃記憶體,但在企業級記憶體應用中,最終有可能成為可實施的選擇。為能夠管理多種類型的記憶體,並且採用新技術,在記憶體陣列子系統設計中,非常有必要採用靈活而且適應能力很強的可編程設計邏輯元件,來進行記憶體控制和管理。

另一個考量是快閃記憶體存取速度。一般而言,I/O和存取速度是記憶體系統性能的限制因素。支援PCI Express(PCIe)等標準是非常關鍵的,這些標準在伺服器群和系統之間提供了高效率的管道。而這些標準與其對應的記憶體類型一樣,發展都非常快。因此,任何採用快閃記憶體架構的子系統都應該考慮這種發展趨勢。PLD,特別是提供PCIe核心以及其他最佳化介面的PLD,能夠靈活的回應這些標準的變化和發展。

FPGA技術

開發人員在尋找實現快閃記憶體陣列的記憶體控制功能和I/O介面的方法時,必須要仔細考慮替代方案。傳統的ASSP和ASIC元件選擇缺乏應對快速發展的快閃記憶體市場所需要的靈活性。對於大部分應用,ASIC也由於過於昂貴而無法使用。相反地,儲存子系統開發人員嘗試發揮快閃記憶體的優勢,快速靈活的做出應對,適應新出現的記憶體類型,以及標準的變化。

做為對比,FPGA等可編程設計IC非常適合採用快閃記憶體架構的企業級應用。FPGA的開發週期非常短,而且成本低,風險低,能夠迅速適應需求的變化,利用新出現的記憶體技術和介面標準,例如PCIe等。採用目前的大容量可編程設計元件,還可以在多種記憶體類型中內置控制和介面功能,使得子系統能夠同時支援MLC和SFC快閃記憶體。也很容易在FPGA邏輯中實現關鍵的容錯RAID演算法。

相對於以前ASIC獨有的一些特性,FPGA有明顯的性能和訂製功能優勢。當今的PLD採用了最高級的矽晶片製程節點進行製造,體現了性能最好的半導體技術。例如,28-nm PLD介面現在能夠在高速資料介面上傳送資料,傳輸速率高達28 Gbps,滿足了PCIe、SAS/SATA和光纖通道等高速通訊協定的性能要求。FPGA還具有軟式核心和硬式核心IP,例如,記憶體控制器、嵌入式處理器和收發器模組,進一步提高了性能,豐富了功能,提高了效率。最後,PLD封裝技術的進步還提高了高速I/O埠的數量,以及通用I/O接腳的數量。


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