CN207516997U - 一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块 - Google Patents
一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，属于数据存储技术领域，用于解决现有NVMe SSD的带外管理模块结构复杂、布线不够灵活的问题，其包括SSD和HOST，SSD内置主控芯片和CPLD芯片，CPLD芯片设置有两个I2C总线模块、两个SMBus模块和一个VPD模块；CPLD芯片通过其中一个I2C总线模块与主控芯片相连并进行数据交互；HOST连接有PCIE总线和SMBus总线，且HOST的PCIE总线通过外部接口连接所述主控芯片进行数据的读写，HOST的SMBus总线通过外部接口连接CPLD芯片的两个SMBus模块进行带外管理。本实用新型能够提升SSD的性能，节省功耗及板上面积，同时方便PCB布局布线。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据存储技术领域，具体的说是一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块。
背景技术
随着SSD技术不断成熟与性能的增强，原有的SATA接口与AHCI标准逐渐成为限制SSD性能的一大瓶颈。因此，早在2009年，由Intel牵头，包括美光、戴尔、三星、Marvell、NetAPP、EMC、IDT等公司制定了NVMe标准，目的就是为SSD建立新的存储规范标准，让它在老旧的SATA与AHCI中解放出来。2011年，NVMe标准正式出炉，该标准是根据SSD的特点量身定制的，新的标准解除了旧标准施放在SSD上的各种限制。2017年，发布了最新的NVMe1.3。NVMe标准与AHCI标准相比，具有高IOPS，低延时，低功耗，驱动适应性广等优势。
目前，实现NVMe SSD的带外管理有两种途径：
1）一种是HOST通过I2C或SMBus总线直接连入SSD的主控芯片进行管理，但是，其要求SSD的主控芯片支持I2C或SMBus总线协议及NVMe管理指令，并且需要占用主控资源（包括I/O引脚，CPU时间，内存等），影响SSD的性能。
2）另一种是通过额外的CPU或单片机进行带外管理，即在SSD内部额外增加一个CPU或单片机，HOST通过I2C或SMBus总线连接该CPU实现带外管理。但是，由于目前缺少专用的NVMe带外管理芯片，因此，选用的CPU或者不能满足NVMe标准需求，或者功能较为复杂，体积大，管脚多，造成资源（板上面积及功耗等）的浪费，且CPU或单片机的引脚功能相对固定，PCB的布局布线不够灵活。
发明内容
本实用新型的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，在CPLD的辅助作用下，实现占用系统资源少、高性能、PCB布局布线灵活且符合NVMe标准的带外管理。
本实用新型的技术方案是按以下方式实现的：
一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，包括SSD和HOST，SSD内置主控芯片和CPLD芯片，CPLD芯片设置有两个I2C总线模块、两个SMBus模块和一个VPD模块；CPLD芯片通过其中一个I2C总线模块与主控芯片相连并进行数据交互；HOST连接有PCIE总线和SMBus总线，且HOST的PCIE总线通过外部接口连接所述主控芯片进行数据的读写，HOST的SMBus总线通过外部接口连接所述CPLD芯片的两个SMBus模块进行带外管理。
所涉及SSD还内置支持I2C总线通信的电流传感模块和温度传感模块。CPLD芯片通过另一个I2C总线模块连接电流传感模块和温度传感模块以采集温度和电流数据。
所涉及CPLD芯片给两个SMBus模块分别分配一个地址，CPLD芯片用其中一个SMBus模块访问VPD信息，CPLD芯片用另一个SMBus模块作为SSD的管理接口，以接收并响应HOST的管理指令。
所涉及VPD模块包括产品型号、唯一序列号、产品发布级别、维护级别。
所涉及VPD模块还包括用户自定义信息。
所涉及外部接口为支持NVMe标准的M.2或U.2接口。
本实用新型的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块与现有技术相比所产生的有益效果是：
本实用新型采用CPLD芯片代替传统的CPU或单片机协助SSD的主控芯片进行NVMe的带外管理，在CPLD芯片内部设置两个SMBus总线模块并分别分配SMBus地址实现VPD信息的访问及NVMe的管理接口，在CPLD芯片内部设置两个I2C总线模块并分别分配I2C地址实现CPLD芯片与SSD主控芯片的通信以及CPLD与电流传感器和温度传感器的通信；本实用新型与通常选用的进行NVMe SSD带外管理的CPU或单片机相比，具有处理速度快、体积小、功耗低、引脚配置灵活的优点，能够提升SSD的性能，节省功耗及板上面积，同时方便PCB布局布线。
附图说明
附图1是本实用新型的结构框图。
附图中的标记分别表示：
1、SSD，2、HOST，3、主控芯片，4、CPLD芯片，5、外部接口，
6、SMBus模块一，7、SMBus模块二；8、VPD模块，
9、电流传感模块，10、温度传感模块；
①表示I2C总线模块一，②表示I2C总线模块二；
③表示PCIE总线，④表示SMBus总线。
具体实施方式
下面结合附图1，对本实用新型的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块作以下详细说明。
如附图1所示，本实用新型的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，包括SSD 1和HOST 2，SSD 1内置主控芯片3和CPLD芯片4，CPLD芯片4设置有I2C总线模块一①、I2C总线模块二②、SMBus模块一6、SMBus模块二7和VPD模块8。
CPLD芯片4通过I2C总线模块一①与主控芯片3相连并进行数据交互，此时，主控芯片3作为I2C总线模块一①的MASTER设备，而CPLD作为I2C总线模块一①的SLAVE设备。HOST2连接有PCIE总线③和SMBus总线④，且HOST 2的PCIE总线③通过外部接口5连接主控芯片3进行数据的读写，HOST 2的SMBus总线④通过外部接口5连接CPLD芯片4的SMBus模块一6和SMBus模块二7进行带外管理。其中，外部接口5为支持NVMe标准的M.2或U.2接口。
SSD 1还内置支持I2C总线通信的电流传感模块9和温度传感模块10。CPLD芯片4通过I2C总线模块二②连接电流传感模块9和温度传感模块10以采集温度和电流数据。此时，CPLD芯片4作为I2C总线模块二②的MASTER设备，电流传感模块9和温度传感模块10作为I2C总线模块二②的SLAVE设备。
CPLD芯片4给SMBus模块一6和SMBus模块二7分别分配一个地址，此时，SMBus模块一6和SMBus模块二7均作为SMBus总线④的SLAVE设备，而HOST 2作为SMBus总线④的MASTER设备。CPLD芯片4用SMBus模块一6访问VPD模块8的信息，CPLD芯片4用SMBus模块二7作为SSD1的管理接口，以接收并响应HOST 2的管理指令。
也就是说，通过上述数据交互，主控芯片3可以通过I2C总线模块一①从CPLD芯片4读取HOST 2发送的管理命令及CPLD芯片4采集的电流、温度数据。
VPD模块8包括产品型号、唯一序列号、产品发布级别、维护级别以及特定于设备类型的其他信息。
VPD模块8还包括用户自定义信息。
与传统的CPU或单片机协助SSD 1的主控芯片3进行NVMe的带外管理相比，本实用新型采用CPLD芯片4，在CPLD芯片4内部设置两个SMBus总线④模块并分别分配SMBus地址实现VPD信息的访问及NVMe的管理接口，在CPLD芯片4内部设置两个I2C总线模块并分别分配I2C地址实现CPLD芯片4与SSD 1主控芯片3的通信以及CPLD与电流传感器和温度传感器的通信。
与通常选用的进行NVMe SSD 1带外管理的CPU或单片机相比，本实用新型具有处理速度快、体积小、功耗低、引脚配置灵活的优点，能够提升SSD 1的性能，节省功耗及板上面积，同时方便PCB布局布线。
综上所述，以上内容仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管该具体实施方式部分对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，包括SSD和HOST，所述SSD内置主控芯片和CPLD芯片，所述CPLD芯片设置有两个I2C总线模块、两个SMBus模块和一个VPD模块；所述CPLD芯片通过其中一个I2C总线模块与所述主控芯片相连并进行数据交互；所述HOST连接有PCIE总线和SMBus总线，且HOST的PCIE总线通过外部接口连接所述主控芯片进行数据的读写，HOST的SMBus总线通过外部接口连接所述CPLD芯片的两个SMBus模块进行带外管理。
2.根据权利要求1所述的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，所述SSD还内置支持I2C总线通信的电流传感模块和温度传感模块，所述CPLD芯片通过另一个I2C总线模块连接所述电流传感模块和所述温度传感模块以采集温度和电流数据。
3.根据权利要求1所述的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，所述CPLD芯片给两个SMBus模块分别分配一个地址，CPLD芯片用其中一个SMBus模块访问VPD信息，CPLD芯片用另一个SMBus模块作为SSD的管理接口，以接收并响应HOST的管理指令。
4.根据权利要求1所述的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，所述VPD模块包括产品型号、唯一序列号、产品发布级别、维护级别。
5.根据权利要求4所述的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，所述VPD模块还包括用户自定义信息。
6.根据权利要求1所述的一种使用CPLD进行NVMe SSD的带外管理模块，其特征在于，所述外部接口为支持NVMe标准的M.2或U.2接口。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109144914A (zh) * | 2018-07-25 | 2019-01-04 | 郑州云海信息技术有限公司 | 一种存储服务器、主板与硬盘之间的通信方法及cpld |
| CN113419980A (zh) * | 2021-01-27 | 2021-09-21 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 带外管理方法、装置、控制器、系统和存储介质 |
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