基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统及处理方法技术方案

本发明专利技术涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统及处理方法，通过在主控制器芯片中集成有控制器和嵌入式可编程逻辑阵列，当控制器接收来自主机的数据处理指令后，被预先配置成特定功能的嵌入式可编程逻辑阵列对存储设备中的数据进行处理操作，并通过控制器将加速处理后的数据信息传输至主机中，因此通过使用嵌入式可编程逻辑阵列来加速进行数据处理，缓解了由于存储设备的读写速度瓶颈问题，减轻了占用主机处理器的时间，降低了功耗，高度可定制化的嵌入式可编程逻辑阵列亦可满足不同应用功能的需求，从而实现系统在功耗、面积和速度上的优化配置以达到更高的使用效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据 处理系统及处理方法。
技术介绍
随着科技的不断发展，越来越多的大企业的数据集以及创建需要的一切技术，包 括存储、网络、分析、归档和检索等，这些被认为是海量数据。海量数据处理的三个主要因 素：大容量数据（TB级、PB级甚至EB级）、多格式数据和速度。而新的海量数据分析引擎已 经出现，如Apache的Hadoop、LexisNexis的HPCC系统和IOlOdata (托管、海量数据分析的 平台供应商）的以云计算为基础的分析服务。例如，Hadoop将海量数据分解成较小的更易 访问的批量数据并分发到多台服务器来分析再处理查询。无论哪一种分析引擎，都是将海 量数据传输至服务器内存中，也就是说服务器不得不面临存储器的带宽瓶颈问题。 一种系统处理数据密集型应用程序的方法如图1所示，在存储网络和主系统之间 增加了FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）硬件部分，它是在PAL、 GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，并作为专用集成电路（ASIC)领域中 的一种半定制电路出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数 有限的缺点。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA的概念，内部包括可配置逻辑模块CLB，输入输 出模块IOB和内部连线三个部分。目前，商用的FPGA的结构优化能够适应各种各样的应用 程序，从与网络相关的和数字信号的处理到实现软核处理器。 该FPGA作为存储系统的智能引擎，被编程为查询器，从而能够处理主系统的查询 请求，通过FPGA对存储网络中数据进行预处理，再将处理过的数据传输至主机系统，从而 降低了主机系统CPU占有率，降低从存储网络导入主机系统的数据量，提高了性能，降低了 功耗。显然，使用额外的硬件结构增加了系统的成本，改变了系统结构，实现较为困难。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术公开了一种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理 系统及处理方法。 本专利技术为解决上述问题所采用的技术方案为： -种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统，其中，所述数据处理系统包 括： 存储设备，包括有主控制器芯片和存储介质，且该存储介质中存储有数据信息； 主机，通过所述主控制器芯片与所述存储介质进行数据交互，以读取和写入所述 数据信息； 其中，所述主控制器芯片集成有控制器和嵌入式可编程逻辑阵列，所述控制器接 收并根据所述主机发送的数据处理指令控制所述嵌入式可编程逻辑阵列对所述数据信息 进行处理操作。 较佳的，上述的基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统，其中，所述存储设备 为磁盘、固态存储器、磁盘阵列或网络附属存储服务器。 较佳的，上述的基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统，其中，用户通过对所 述嵌入式可编程逻辑阵列进行配置，以使所述嵌入式可编程逻辑阵列对所述数据信息具有 处理操作功能。 较佳的，上述的基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统，其中，所述嵌入式可 编程逻辑阵列对所述存储介质中存储的所述数据信息进行处理操作包括数据信息转移、数 据信息复制、数据信息查询以及数据信息运算的任意一种或多种操作。 一种数据处理方法，其中，所述数据处理方法包括： 提供一主机以及与所述主机连接的存储设备，所述存储设备包括有主控制器芯片 和存储介质，所述存储介质中存储有数据信息，所述主控制器芯片集成有控制器和嵌入式 可编程逻辑阵列； 用户对所述嵌入式可编程逻辑阵列进行配置，以使所述嵌入式可编程逻辑阵列对 所述数据信息具有处理操作功能； 当所述主机向所述存储设备发送数据处理指令后，所述控制器判断所述嵌入式可 编程逻辑阵列是否能够对该数据处理指令进行处理； 若是，则所述嵌入式可编程逻辑阵列对所述存储介质中存储的数据信息进行处理 操作，并通过所述控制器将处理后的所述数据信息传输至所述主机中。 较佳的，上述的数据处理方法，其中，还包括： 若所述嵌入式可编程逻辑阵列无法对该数据处理指令进行处理，所述控制器直接 将所述存储介质中存储的数据信息传输至所述主机中，所述嵌入式可编程逻辑阵列处于非 工作状态。 较佳的，上述的数据处理方法，其中，所述嵌入式可编程逻辑阵列对所述数据信息 具有数据信息转移、数据信息复制、数据信息查询以及数据信息运算的任意一种或多种处 理操作功能。 上述技术方案具有如下优点或有益效果： 通过使用嵌入式可编程逻辑阵列来实现在存储设备内进行数据处理的方法，缓解 了由于存储设备的读写速度瓶颈问题，减轻了占用主机处理器的时间，降低了功耗，高度可 定制化的嵌入式可编程逻辑阵列亦可满足不同应用功能的需求，从而实现系统在功耗、面 积和速度上的优化配置以达到更高的使用效率。【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外 形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比 例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。 图1是现有技术中FPGA实现数据处理的系统结构示意图； 图2是本专利技术中嵌入式可编程逻辑阵列的结构示意图； 图3是本专利技术中存储区域网的结构示意图； 图4是现有技术中存储网络中的存储设备结构示意图； 图5是现有技术中网络附属存储服务器的结构示意图； 图6是本专利技术中嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统的结构示意图； 图7是本专利技术中基于嵌入式可编程逻辑阵列数据处理系统的数据处理方法的流 程不意图； 图8是本专利技术中嵌入式可编程逻辑阵列的固态硬盘结构示意图。【具体实施方式】 下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限 定。 针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理 系统，该数据处理系统通过使用嵌入式可编程逻辑阵列来实现在存储设备内进行数据处理 的方法，缓解由于存储设备的读写速度瓶颈问题，减轻占用主机处理器的时间，降低了功 耗。 嵌入式可编程逻辑阵列作为一种可配置的器件，相比通用的FPGA其考虑的可提 供的资源需求要窄得多。因此嵌入式可编程逻辑阵列可被配置编程用于某些特定的应用 功能并在功耗、面积和速度上进行优化配置从而达到更高的效率，一种嵌入式可编程逻辑 阵列的结构如图2所示，它包括多种可编程逻辑陈列，具体由嵌入式自定义模块（embedded Custom Block，简称eCB)、嵌入式存储模块（embedded Memory Block，简称eMB)、嵌入式逻 辑模块（embedded Logic Block，简称eLB)、输入输出寄存器组（I/O Bank)、互联线和输入 输出端口（Config I/O)组成，藉由该互联线将该各种模块实现电连接。 在实现逻辑功能时，嵌入式可编程逻辑阵列有如下优势：（1)可实现软硬IP核； (2)与工艺无关；(3)很容易集成到系统级芯片（SoC)中；(4)紧凑的嵌入式可编程逻辑阵 列可在低功耗下实现更高的逻辑密度；（5)目标应用程序的高度可定制化。 对于日益庞大的数据系统来说，处理器处理数据的速率瓶颈是存储网络不断向主 机的服务器内存中导入海量数据，如图3所示，存储区域网（Storage Area Network，SA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式可编程逻辑阵列的数据处理系统，其特征在于，所述数据处理系统包括：存储设备，包括有主控制器芯片和存储介质，且该存储介质中存储有数据信息；主机，通过所述主控制器芯片与所述存储介质进行数据交互，以读取和写入所述数据信息；其中，所述主控制器芯片集成有控制器和嵌入式可编程逻辑阵列，所述控制器接收并根据所述主机发送的数据处理指令控制所述嵌入式可编程逻辑阵列对所述数据信息进行处理操作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：景蔚亮，陈邦明，
申请(专利权)人：上海新储集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31