SSD（Solid State Drives，固態(tài)硬盤）由于其能夠提供更好的性能在越來(lái)越多的場(chǎng)合普及開來(lái)，早期的SSD采用SATA1.0/2.0/3.0接口，我們只需要在啟動(dòng)BIOS里面把SATA控制器模式切換成AHCI就可以獲得更好的性能，但是最新的SSD存儲(chǔ)接口開始采用M.2和SATA-E方式走的都是PCI-E通道，那么AHCI就成了性能瓶頸，因此推出了新的標(biāo)準(zhǔn)NVMe（Non-Volatile Memory express，非易失性存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)，是使用PCI-E通道的SSD一種規(guī)范）。

NVMe在設(shè)計(jì)上充分利用了PCIe SSD的低延遲和并行處理的特性，NVMe精簡(jiǎn)了指令調(diào)用方式其延遲只是AHCI的一半不到，此外NVMe標(biāo)準(zhǔn)還提供了不同平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，目前Windows、Linux、Solaris、Unix、VMware、UEFI等都加入了對(duì)NVMe SSD的支持。隨著三星、Intel等各大廠商的推動(dòng)NVMe標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也開始不斷從企業(yè)級(jí)產(chǎn)品進(jìn)入到消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)。

近日在SC17大會(huì)上Nallatech公司推出了一款高性能的NVMe SSD加速器板卡，采用Xilinx Kintex UltraScale+ KU15P FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)NVMe SSD控制器/加速器以及板上PCIe Gen4 x8接口。改板卡集成了四個(gè)M.2 NVMe接口插槽，我們可以直接插入SSD硬盤或者使用NVMe接口線纜。

圖1：Nalltech公司推出的250S+ NVMe SSD加速器板卡

Xlinx Kintex UltraScale+ FPGA幾乎實(shí)現(xiàn)了板上所有功能設(shè)計(jì)，包括PCIe接口驅(qū)動(dòng)器、四個(gè)NVMe SSD硬盤的管理模塊、DDR4-2400 SDRAM內(nèi)存模塊以及JTAG配置接口等（如下圖所示），改板卡主要用于數(shù)據(jù)中心和分布式算法處理，比如企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)加速、內(nèi)聯(lián)壓縮（Inline Compression）、內(nèi)聯(lián)加密（Inline Encryption）、檢查點(diǎn)重啟（Checkpoint Restarting，軟件容錯(cuò)機(jī)制）等。

圖2：Nallatech 250S+ NVMe SSD加速器板卡設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

Xilinx “All Programmable” FPGA/SoC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展和各種新型應(yīng)用場(chǎng)景的出現(xiàn)對(duì)于計(jì)算性能、實(shí)時(shí)性提出了更高的要求，人們紛紛把目光從傳統(tǒng)ASIC轉(zhuǎn)向了FPGA，憑借其并行計(jì)算和靈活的可擴(kuò)展性FPGA/SoC將獲得更廣泛的應(yīng)用。

關(guān)于Nallatech：

Nallatech公司成立于1993年，是一家領(lǐng)先的基于FPGA加速解決方案的提供商，涉及硬件、軟件和設(shè)計(jì)服務(wù)，主要面向高性能計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)處理和實(shí)時(shí)嵌入式計(jì)算等。Nallatech利用最新一代的FPGA/SoC器件大大提高傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)的性能，同時(shí)利用高水平的設(shè)計(jì)工具幫助用戶縮短產(chǎn)品面市時(shí)間。