+7 (812) 494-9090
Обратная связьEnglish
Главная → О компании → Наши клиенты → Производитель электроники → Создание аппаратного архиватора, обеспечивающего высокую производительность твердотельных накопителей
Версия для печати

Создание аппаратного архиватора, обеспечивающего высокую производительность твердотельных накопителей

Заказчик: Производитель электроники

Отрасль: Электроника и аппаратное обеспечение


По разработкам, полученным в ходе данного проекта, принято положительное решение о выдаче патента (ФИПС Роспатент - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам).



Ситуация

В настоящий момент имеются все средства для обеспечения высокой скорости работы накопителей SSD (внешние жесткие диски). Однако, «узким местом» являются носители NAND Flash. Скорость обмена с матрицей флэш-памяти не может быть увеличена. Для решения данной проблемы можно наращивать число одновременно участвующих в процессе микросхем, а можно - уменьшать объём передаваемых данных. Известно, что по второму пути пытаются идти большинство производителей подобных устройств. Исходя из общей пропускной способности накопителя SSD, возникает требование к производительности алгоритма равной 400 мегабайт «сырых» данных в секунду.

Решение

Перед началом работ был разработан набор драйверов, при помощи которых удалось выявить типичный поток данных, проходящий через накопитель при использовании приложений, указанных заказчиком. Работы производились для двух популярных ОС: Windows и Linux (конечная цель – выявление потоков данных, типичных для применяемых там файловых систем). Полученные экспериментальные данные применялись в дальнейшем для оценки эффективности степени сжатия и производительности.

При разработке системы был рассмотрен целый ряд программных алгоритмов. Специалисты АстроСофт также разработали критерий оценки пригодности алгоритмов для решения поставленной задачи. Таким образом, был выбран алгоритм, который полностью переработали из программной плоскости в аппаратную. Были ликвидированы все циклы. Благодаря распараллеливанию процессов, алгоритм был доработан так, что каждая порция входных данных обрабатывается за один такт.

Особо следует отметить реализацию узлов string_cmp («сравнение двух строк, выдающее число совпадающих байтов за один такт») и Input Buffer («согласователь шины, имеющей на входе разрядность 128 бит, на выходе - произвольную, кратную 8 битам»). Именно благодаря им удалось реализовать работу за один такт. При поиске типовых решений аналогичные не встречались.

Поиск в сети Интернет также показал, что все другие реализации подобных алгоритмов работают за счёт более высокой тактовой частоты. При сравнении с другими разработками очевидно преимущество используемых подходов. Например, реализация от heliontech обрабатывает 0.8 байт за такт, в реализации АстроСофт не ниже 2х байт за такт. Для реализации на Altera Stratix IV у конкурентов средняя скорость около 1510 Mbps, у АстроСофт более 2000 Mbps для произвольных данных и более 3100 Mbps для типичных блоков данных заказчика. Таким образом, данный факт является отличительной особенностью разработки АстроСофт, позволяющей эффективнее обрабатывать данные при использовании тех же ресурсов.

Нужно отметить, что число подобных разработок крайне ограничено. Все они продаются только в зашифрованном виде, то есть без возможности понимания принципов работы, а значит их применение резко ограничено, особенно это касается продуктов мировых производителей.

Результат

Реализации «одно выходное слово за один такт» не было обнаружено. Таким образом, данный факт является отличительной особенностью разработки АстроСофт, позволяющей эффективнее обрабатывать данные при использовании тех же ресурсов.

По разработкам, полученным в ходе данного проекта, принято положительное решение о выдаче патента (ФИПС Роспатент - Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам).

Используемые технологии

Система реализована на языке Verilog. Отладка велась на ПЛИС семейства STRATIX-IV фирмы Altera, целевая платформа - специализированный ASIC.


Скачать