华存电子改进SSD主控芯片指令分配技术

　　华存电子对固态硬盘（SSD）及SSD控制器芯片的改进在当今社会对人工智能，物联网，5G的产业化落地具有非常重要的意义。

 

　　集微网消息，前不久国内存储主控芯片设计企业江苏华存电子科技正式发布了首颗国研国产国造的PCIEGen5/Gen4云端服务器主控SSD芯片，采用12nm工艺，在存储控制领域跟上了世界一流厂商intel的步伐，对打破国外大厂垄断云端服务器的市场现状具有重要意义。

 

　　固态硬盘（SSD）及SSD控制器芯片在当今社会对人工智能，物联网，5G的产业化落地具有非常重要的意义。而基于NVMe（非易失性内存主机控制器接口规范）的固态硬盘主控芯片的指令分配方法和系统在存储控制领域扮演着非常重要的角色。传统固态硬盘主控芯片指令的暂存大多利用先进先出的方式，交由微处理器依序执行，而这种设计会导致优先级高的指令进来时也需要依序执行从而造成服务质量下降；另一方面任意执行没有经过筛选的“写指令”容易造成固态硬盘频繁垃圾回收；当处理器利用排程执行指令时，每个指令解析后需要一个执行指令，会消耗大量时间，这些问题都会影响系统的效能。

　　为解决上述问题，早在2019年5月7日，江苏华存电子科技就申请了一项名为“基于NVMe的固态硬盘主控芯片的指令分配方法和系统”的发明专利（申请号：201910375900.7），申请人为江苏华存电子科技有限公司。相对传统方式，该专利提出的这种指令分配方法和指令分配系统可以有效提升系统性能。

 

　　此专利提出的指令分配方法如图一所示，分为两个步骤，首先对接收的指令进行过滤和分群，形成各指令分类群，之后根据硬件设计排程机制挑选出指令分类群的指令并发送给微处理器。微处理器决定该指令是否执行以及是否继续执行同一群组的下一条指令。在步骤一中，对接收指令进行过滤和分群包括编译指令；给指令加上时间戳；分配指令群ID，通过指令方式，如随机读、随机写和错误指令形成各指令分类群；之后将指令读入指令群缓冲器。步骤二中的排程机制利用优先级别、资料量、指令存在于主控芯片的时间以及权重，从指令分类群中挑选出指令发送给微处理器进行处理。通过这种排程机制挑选指令，可以有效减低微处理器的指令解译工作量，同时又降低了固态硬盘的垃圾回收启动几率，直接提升了系统整体效能，同时微处理器根据目前收到的指令决定是否继续执行同一群组的下一个指令，因此提供了更大的弹性，保证了服务质量。

 

　　从图1可以看出，该专利提出的指令分配系统包括过滤分群判断模块1、指令群缓冲器2和指令排程控制模块3。过滤分群判断模块1包括：对指令解译的解译单元；给解译后的指令加上时间戳的时间戳单元；给指令分配指令群ID的分群单元；将分群的各指令分类群存入指令群缓冲器输送单元；指令群缓冲器2用于存储各指令分类群；指令排程控制模块3则根据硬件设计的排程机制挑选出指令分类群的指令发送给微处理器4。

 

　　华存电子科技在SSD主控芯片提出的这种指令分配方法可以有效提升系统性能，也正是这些创新点不断提出并应用，才能一步步追上国外存储控制领域的步伐，相信华存科技定能再接再厉，提升存储领域国内产业在国际上的地位。