來源：電子技術應用 作者：趙忠文 曾 巒

摘要：介紹一種專用高速硬盤存儲設備，可以脫離微機平臺實現將高速數據送入scsi硬盤。給出了該設備的系統結構和硬件設計方法。

關鍵詞：scsi scsi協議控制器 高速數據存儲在高速數據采集存儲系統中，數據存儲是一項關鍵技術。通常的做法是把數據存入大容量存儲器中，采集結束后再進行數據處理和保存。這種方法。持續采集時間受存儲器容量的限制，在許多場合可能無法滿足要求；而存儲器容量的增加，其價格也會成倍增長。因此，從存儲容量、讀寫速度和單位成本等方面綜合考慮，采用高速硬盤直接數據存儲是很有優勢的。

對于硬盤而言，在持續高速數據存儲中，關鍵是它的持續數據傳輸速率（sustained transfer rate）能否滿足要求。目前，15000r/min的小型計算機系統接口scsi（small computer system interface）硬盤，總線數據傳輸速率為80～320mb/s，持續數據傳輸速率大于40mb/s。而pc機普遍配置的ide硬盤，雖然它的總線數據傳輸速率可以達到33～100mb/s，但持續數據傳輸速率只有15mb/s左右，性能低于scsi硬盤。

本文設計了一種專用高速硬盤存儲設備，它脫離微機平臺實時將高速數據送入scsi硬盤，持續存儲速率可達35mb/s（使用seagate公司生產的st336752lw型硬盤）。

1 scsi總線及硬盤

scsi是美國ansi9.2委員會定義的計算機和外設之間的接口標準，最初是以磁盤存儲設備為主，但由于它的靈活性、設備獨立等特點，使之不僅在磁帶設備、打印設備、光盤驅動設備等外設中得到普遍應用，也在許多i/o設備和計算機網絡、計算機工業控制等領域不斷發展。隨著外設速率的不斷提高，scsi的性能幾乎每5年提高一倍，目前ultra320 scsi總線數據傳輸速率可達320mb/s。

scsi是設備無關的輸入輸出總線，可以掛接多達8個以上的設備。對于scsi總線上的設備，如果是任務的觸發者，則稱為啟動設備；如果是任務的執行者，則稱為目標設備。通常啟動設備先選擇一個目標設備，繼而由目標設備決定繼續控制總線或釋放總線，直到完成任務。本文的專用高速硬盤存儲設備采用單啟動、單目標結構。

scsi硬盤在標識硬盤扇區時使用了線性的概念，即硬盤只有順序的第1扇區、第2扇區…第n扇區，不像ide硬盤的“柱面/磁頭/扇區”三維格式。這種線性編排方式訪問延時最小，可加快硬盤存取速率，尤其在持續大容量數據存儲時，所顯現的優勢較明顯。目前，操作系統內部也使用線性編號的扇區，其目的是加快介質存取速度，加大介質訪問容量。

綜上所述，該專用高速硬盤存儲設備使用scsi總線不僅數據傳輸速率高，而且在需要時可以增加設備中的硬盤數量來擴展存儲空量，甚至可以把硬盤替換為其它scsi存儲設備。

2 系統結構設計為了實現scsi協議和硬盤存儲，一般需要有微處理器、dma控制器、scsi協議控制器、數據緩存器等硬件支持和相應的軟件控制模塊。

·微處理器用來控制設備中各部件的工作，實現設備本身的特定功能。該專用高速硬盤存儲設備實現數據的持續高速存儲，要求處理數據的速度高。通常這些需要傳輸和處理大量數據的設備均選用數字信號處理器dsp作為微處理器。同時，scsi協議中許多復雜的控制功能也需要這個微處理器來實現。

·傳送大量數據大多會采用直接存儲器訪問dma（direct memory access）方式，因此需要獨立的dma控制器或選用內置dma控制器的微處理器。出于簡化電路和提高速率的考慮，該設備采用復雜可編程邏輯器件cpld構造了一個獨立的dma控制器。

·要實現scsi協議需要有scsi協議控制器。dsp中通常不會集成scsi協議控制器，因此一般情況下，需要選擇通用的scsi協議控制器，輔助dsp實現scsi協議和通信。

·在設備的輸入接口部分，需要有數據緩存單元。普通的存儲器在寫入的同時不能讀取；采用雙口隨機存儲器ram雖然可以解決并發訪問的問題，但它必需的雙邊地址譯碼又是不可忽視的問題。對于單純的數據存儲設備，不需要對數據做壓縮、信號分析等預處理工作，緩存單元在結構上相當于先進先出（first in first out，fifo）隊列，先到的數據先被存儲。所以采用專用fifo芯片，可以去掉復雜的緩存器譯碼電路，大大簡化系統設計。而且，采用專用fifo芯片，整個設備從外部數據接口看來，就是一個寫不滿的fifo，也大大簡化了對設備數據接口的操作。

專用高速硬盤存儲設備的框圖如圖1所示。圖1中各方框表示一個基本模塊，括號中文字表示具體實現的器件，虛線左側部分不屬于設備模塊。

該高速硬盤存儲設備設計中向處理器選用了ti公司生產的tms320f206，scsi協議控制器選用了qlogic公司生產的fas368m，dma控制器和其