一种专用高速硬盘存储设备的设计与实现

　　摘要：介绍一种专用高速硬盘存储设备，可以脱离微机平台实现将高速数据送入SCSI硬盘。给出了该设备的系统结构和硬件设计方法。
　　关键词：SCSISCSI协议控制器高速数据存储
　　
　　在高速数据采集存储系统中，数据存储是一项关键技术。通常的做法是把数据存入大容量存储器中，采集结束后再进行数据处理和保存。这种方法。持续采集时间受存储器容量的限制，在许多场合可能无法满足要求；而存储器容量的增加，其价格也会成倍增长。因此，从存储容量、读写速度和单位成本等方面综合考虑，采用高速硬盘直接数据存储是很有优势的。
　　
　　对于硬盘而言，在持续高速数据存储中，关键是它的持续数据传输速率（sustainedtransferrate）能否满足要求。目前，15000r/min的小型计算机系统接口SCSI（SmallComputerSystemInterface）硬盘，总线数据传输速率为80～320MB/s，持续数据传输速率大于40MB/s。而PC机普遍配置的IDE硬盘，虽然它的总线数据传输速率可以达到33～100MB/s，但持续数据传输速率只有15MB/s左右，性能低于SCSI硬盘。
　　
　　本文设计了一种专用高速硬盘存储设备，它脱离微机平台实时将高速数据送入SCSI硬盘，持续存储速率可达35MB/s（使用Seagate公司生产的ST336752LW型硬盘）。
　　
　　1SCSI总线及硬盘
　　
　　SCSI是美国ANSI9.2委员会定义的计算机和外设之间的接口标准，最初是以磁盘存储设备为主，但由于它的灵活性、设备独立等特点，使之不仅在磁带设备、打印设备、光盘驱动设备等外设中得到普遍应用，也在许多I/O设备和计算机网络、计算机工业控制等领域不断发展。随着外设速率的不断提高，SCSI的性能几乎每5年提高一倍，目前Ultra320SCSI总线数据传输速率可达320MB/s。
　　
　　SCSI是设备无关的输入输出总线，可以挂接多达8个以上的设备。对于SCSI总线上的设备，如果是任务的触发者，则称为启动设备；如果是任务的执行者，则称为目标设备。通常启动设备先选择一个目标设备，继而由目标设备决定继续控制总线或释放总线，直到完成任务。本文的专用高速硬盘存储设备采用单启动、单目标结构。
　　
　　SCSI硬盘在标识硬盘扇区时使用了线性的概念，即硬盘只有顺序的第1扇区、第2扇区…第n扇区，不像IDE硬盘的“柱面/磁头/扇区”三维格式。这种线性编排方式访问延时最小，可加快硬盘存取速率，尤其在持续大容量数据存储时，所显现的优势较明显。目前，操作系统内部也使用线性编号的扇区，其目的是加快介质存取速度，加大介质访问容量。
　　
　　综上所述，该专用高速硬盘存储设备使用SCSI总线不仅数据传输速率高，而且在需要时可以增加设备中的硬盘数量来扩展存储空量，甚至可以把硬盘替换为其它SCSI存储设备。
　　
　　2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。
　

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