NVMe Host IP 核-AMBA

博原科技的NVMe Host IP核使用精简的逻辑资源，实现对标准NVMe SSD的全面管理和高速访问。 利用博原科技的NVMe Host IP核，可以为嵌入式/FPGA应用，方便快捷地创建高速存储解决方案。适用于SOC系统中，用户通过标准的AXI Lite总线（32位）访问灵活定义的NVMe Host IP寄存器空间；同时，NVMe Host IP通过标准的AXI总线（256/512位）访问用户内存空间。

寄存器总线（从端）：

• AXI Lite标准总线
• 数据位宽：32位
• 地址位宽：16位
• 寄存器组：控制状态寄存器；管理用发送/接收RAM；指令队列；状态队列
• 总线时钟：与内部逻辑异步
• 复位方式：低电平异步复位

数据总线（主端）：

• AXI标准总线
• 数据位宽：256/512位
• 地址位宽：64位
• 支持Outstanding（读写均支持）：16
• 总线时钟：与内部逻辑异步
• 复位方式：低电平异步复位

专用加速指令：兼容 博原科技存储指令集v1.0

• 标准管理指令：读取日志、读取ID、设置特性、读取特性
• 开关机指令：开机、正常关机、异常关机
• I/O指令：写缓冲、写数据、读数据、数据集管理

优化的TLP组包/拆包引擎

• 智能解析链路两端可支持最大负载
• CPLD组包低性能损耗，单请求背靠背返回
• 支持Xilinx半双工/全双工PCIe硬核
• 支持博原科技 PCIe Controller IP

应用范围

适用于SOC环境中，IP核通过标准总线连接至用户系统，用户通过软件进行配置和指令操作。

• MicroBlaze SOC
• ARM SOC
• RISC-V SOC

结构示意图

RAID应用支持

RAID IP使用NVMe Host IP 核-AMBA的基础组件，以及独特的RAID0/1/5引擎构建。具有如下特性：

• 支持RAID等级：0/1/5。
• 硬RAID，用户透明。在数据读写事，用户不参与数据条带处理、校验处理。
• 可配置化的RAID0条带切分：条带大小（512B~16MB），条带数量（1~8）。
• 软件驱动与NVMe Host IP 核-AMBA兼容。

内核直接调用支持

NVMe Host IP 核-Native为实现NVMe协议（Host功能）的核心部件，用户可直接集成使用：

• 用户通过“控制/状态寄存器接口”进行初始化操作及异常处理。
• 用户通过“指令寄存器接口”进行指令提交和执行状态查看。
• 用户通过两组独立的“FIFO接口”进行数据写入和读取。
• PCIe初始化配置由NVMe Host IP 核-Native自动完成，用户不直接参与。

注：直接调用与AMBA总线版本性能无差异。直接调用时，内核不包含用户指令队列，同一时刻最多处理一条用户指令。

实现示例 A: Xilinx "xczu7eg-ffvc1156-2-i" (PCIe 3.0x4 Integrated Block)

Table A-1. NVMe Host IP 核-AMBA Synthesis Resource (Vivado 2019.2)

Resource	Estimation	Available	Utilization %
LUT	6557	230400	2.85
LUT RAM	736	101760	0.76
FF	12492	460800	2.71
BRAM	9	312	2.88

Table A-2. NVMe Host IP 核-AMBA I/O Test using Samsung 970 Pro 1TB

I/O	4MB	8MB	16MB	32MB
Read	2821 MB/s	2906 MB/s	2940 MB/s	2977 MB/s
Write	2825 MB/s	2840 MB/s	2849 MB/s	2851 MB/s

注：测试受到链路稳定性影响，以上测试数据使用“米联客MZU07A开发板”。 例如链路在数据传输时收到电磁干扰导致LCRC校验出错，会触发链路Replay，进而对性能造成较大影响。 同时，SSD ECC译码结果也会造成读性能波动，有关SSD性能参数请咨询SSD厂商。 测试数据基于较为理想的运行环境，仅供参考，博原科技不对用户系统最终性能提供任何保证。

实现示例 B: Xilinx "xc7z035ffg676-2" (PCIe 2.0x4 Integrated Block)

Table B-1. Synthesis Resource Estimation (Vivado 2019.2)

Resource	Estimation	Available	Utilization %
LUT	6750	171900	3.93
LUT RAM	824	70400	1.17
FF	12342	343800	3.59
BRAM	9	500	1.80

Table B-2. I/O Test using Samsung 970 Pro 1TB

I/O	4MB	8MB	16MB	32MB
Read	1669 MB/s	1691 MB/s	1706 MB/s	1712 MB/s
Write	1552 MB/s	1559 MB/s	1562 MB/s	1563 MB/s

注：测试受到链路稳定性影响，以上测试数据使用“黑金AX7350开发板”。 例如链路在数据传输时收到电磁干扰导致LCRC校验出错，会触发链路Replay，进而对性能造成较大影响。 同时，SSD ECC译码结果也会造成读性能波动，有关SSD性能参数请咨询SSD厂商。 测试数据基于较为理想的运行环境，仅供参考，博原科技不对用户系统最终性能提供任何保证。

技术支持

从交货日起提供为期6个工作月的免费技术支持，包括电话咨询和电子邮件咨询。技术问题响应时间不超过三个工作日。

功能及时序验证

IP核在发布前，已经通过了大量的仿真，以及FPGA验证。

授权内容

IP核提供授权方式以及技术文件：

• FPGA网表(EDIF)
• 仿真模型及仿真平台
• FGPA测试工程
• 用户手册，测试报告等技术文档
• 软件驱动，测试例程

评估/购买：

• ： sale@bjbytech.com
  
• ： +86-13601005061