一文詳解 ALINX NVMe IP 特性

- ALINX NVMeIP -

在當下數(shù)據(jù)驅(qū)動的時代，企業(yè)對高性能存儲解決方案的需求不斷增加。NVMe AXI IP 憑借其支持大數(shù)據(jù)量、高速傳輸、低延遲等存儲性能優(yōu)勢，成為眾多開發(fā)者和企業(yè)的理想選擇。

NVMe專為 SSD 而生，通過直接利用 PCIe 通道，避免 SATA 協(xié)議和外置控制器（PCH）的額外延遲，使性能大幅提升，尤其在隨機 I/O 操作中表現(xiàn)突出。

NVMe PCIe SSD的 IOPs 性能可達高端企業(yè)級 SATA SSD 的十倍（具體場景為高隊列深度的隨機讀寫），同時支持自動功耗狀態(tài)切換和動態(tài)能耗管理功能，顯著降低功耗。

( NVMe/SAS/SATA 存儲設備單讀性能對比)

NVMe 協(xié)議憑借其高速傳輸、低延遲、高效能存儲和高可靠性的特點，在數(shù)據(jù)中心、邊緣計算、企業(yè)存儲、AI 服務器和云計算等領域有著廣泛應用。

ALINX NVMe IP 詳情

ALINX NVMe IP 針對當前數(shù)據(jù)密集型應用進行了深度優(yōu)化，顯著縮短了延遲時間，提升數(shù)據(jù)吞吐量，滿足云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實( VR/AR )等前沿領域的迫切需求。

兼容性方面，NVMe IP 不依賴 CPU，全部由 FPGA 完成處理，需要 FPGA 具有足夠的資源和適當?shù)挠布С?。ALINX NVMe IP 目前支持AMD Virtex 7/ AMD UltraScale/AMD UltraScale+系列器件。

技術支持方面，ALINX 提供完善的技術支持和高效的定制化服務，由經(jīng)驗豐富的 IP 研發(fā)團隊專人對接，全程協(xié)助客戶完成 IP 集成和性能優(yōu)化，確保客戶需求快速實現(xiàn)。

考慮到每個應用場景都有其獨特需求，ALINX NVMe AXI IP 為開發(fā)者提供了豐富的定制選項，允許根據(jù)特定的應用需求對其性能進行精準調(diào)整，包括不限于優(yōu)化特定工作負載下的數(shù)據(jù)傳輸速率，根據(jù)不同的存儲容量需求進行配置等。

以下是 ALINX NVMe IP 的詳細介紹：

IP 資源消耗表

注：IP 實際邏輯資源消耗受實例化中其他邏輯資源消耗影響

產(chǎn)品特性

功能支持：命令支持（Identify、Write、Read、Flush），兼容 NVMe 1.4 協(xié)議，支持 PCIe Gen 1.0-4.0；

性能參數(shù)：

（1）最大隊列深度：每個隊列支持 65535 個 I/O 命令；

（2）傳輸速率：基于 PCIe 3.0 X4，讀寫速率均可達 3000MB/s；

靈活性：支持多種存儲單元（512 字節(jié) / 4096 字節(jié)）；

支持定制化服務：包括數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)化和存儲容量配置；

版本支持：支持兩個版本（AXI FULL 版本 / AXI Stream 版本）；

參考設計：XCZU19EG + FMC子板(FH1402)+SAMSUNG 980 M.2 SSD。

AXI-Master-FULL 版本

AXI-Stream 版本

NVMe AXI IP 應用交互

NVMe AXI IP 通過 PCIe Bridge 實現(xiàn) PCIe 協(xié)議交互，支持 AXI FULL 和 AXI Stream 兩種接口模式。用戶數(shù)據(jù)通過 AXI Interconnect 接入后，經(jīng)過 NVMe AXI IP 的協(xié)議邏輯處理，被打包為 PCIe TLP 包并寫入 NVMe SSD 存儲；同樣，數(shù)據(jù)從 NVMe SSD 提取后，通過協(xié)議解析和 AXI 接口傳遞到上層邏輯。

Example 舉例

AXI-Master-FULL 版本

AXI 讀寫：在系統(tǒng)正常啟動后，NVMe AXI IP 自動初始化并建立 PCIe 鏈路連接。初始化完成后，用戶的數(shù)據(jù)流通過 AXI Interconnect IP 傳送到 NVMe AXI IP 的 AXI Master FULL 接口，進行 NVMe 協(xié)議的處理。數(shù)據(jù)被打包為 TLP 層 PCIe 包，并通過 RC/RQ/CC/CQ AXI Stream 接口與 AMD UltraScale+ 設備的 PCIe 集成模塊（Integrated Block for PCIExpress）連接，最終寫入 NVMe SSD 存儲。當需要讀取數(shù)據(jù)時，NVMe AXI IP 從 NVMe SSD 通過 RC/RQ/CC/CQ AXI Stream 接口提取數(shù)據(jù)，再通過 AXI Master FULL 接口與 AXI Interconnect IP 連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌?AXI 總線接口供用戶邏輯使用。

AXI-Stream 版本

AXI Stream 讀寫：在系統(tǒng)正常啟動后，NVMe AXI IP 自動進行初始化并建立連接。初始化完成后，用戶的數(shù)據(jù)流通過 AXI Stream 接口輸入到 NVMe AXI IP，執(zhí)行 NVMe 協(xié)議的交互處理。數(shù)據(jù)被打包為 TLP 層 PCIe 包，通過 RC/RQ/CC/CQ AXI Stream 接口與 AMD UltraScale+ 設備的 PCIe 集成模塊連接，最終存儲到 NVMe SSD。當從 NVMe SSD 讀取數(shù)據(jù)時，NVMe AXI IP 使用 RC/RQ/CC/CQ AXI Stream 接口提取數(shù)據(jù)，并通過 AXI Stream 接口傳輸給連接的視頻輸出 IP，進而通過視頻接口進行數(shù)據(jù)展示。

審核編輯 黃宇