Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+
Μια embedded MultiMediaCard (eMMC) μνήμη είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα αποθήκευσης πληροφορίας που αποτελείται από NAND flash μνήμη και έναν controller αποθήκευσης. Μία μνήμη eMMC λειτουργεί ως ο πρωταρχικός χώρος αποθήκευσης πληροφορίας για φορητές συσκευές και τη σημερινή εποχή, βρίσκει εφαρμογή...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15529 |
| id |
nemertes-10889-15529 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ολοκληρωμένα κυκλώματα αποθήκευσης πληροφορίας Ελεγκτές DMA in scatter/gather mode eMMC FPGA Controllers Ultrascale+ |
| spellingShingle |
Ολοκληρωμένα κυκλώματα αποθήκευσης πληροφορίας Ελεγκτές DMA in scatter/gather mode eMMC FPGA Controllers Ultrascale+ Παλισίδης, Χριστόδουλος Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| description |
Μια embedded MultiMediaCard (eMMC) μνήμη είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα αποθήκευσης πληροφορίας που αποτελείται από NAND flash μνήμη και έναν controller αποθήκευσης. Μία μνήμη eMMC λειτουργεί ως ο πρωταρχικός χώρος αποθήκευσης πληροφορίας για φορητές συσκευές και τη σημερινή εποχή, βρίσκει εφαρμογή σε πολλές τεχνολογικές περιοχές.
Το eMMC specification προσδιορίζει τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τη λειτουργικότητα του interface και του ελεγκτή της συσκευής. Ως μέρος αυτής της προδιαγραφής υπονοείται η ύπαρξη κεντρικού ελεγκτή και πολύ μεγάλου πλήθους κελιών μνήμης, αλλά η εσωτερική λειτουργικότητα και ο τρόπος υλοποίησης αυτών των τμημάτων δεν προσδιορίζεται. Η υλοποίηση λοιπόν ενός eMMC ελεγκτή αποτέλεσε το αντικείμενο ενδιαφέροντος και ενασχόλησης της παρούσας εργασίας.
Αρχικά έγινε μελέτη του eMMC specification με σκοπό την ανάπτυξη μίας αρχιτεκτονικής για υλοποίηση ενός τέτοιου ελεγκτή σε υλικό. Η αναζήτηση και σχεδίαση της βέλτιστης υλοποίησης είναι πάντα ο επιθυμητός στόχος. Στην προσπάθεια αυτή, κινηθήκαμε προς την καλύτερη δυνατή εξοικονόμηση πόρων υλικού και την υλοποίηση του interface με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτυγχάνεται η ταχύτερη δυνατή μεταφορά δεδομένων σε αυτό .Τα πεδία αυτά είναι πάντα το επίκεντρο του τεχνολογικού ενδιαφέροντος και πεδίο έρευνας και ανάπτυξης.
Την ολοκλήρωση της σχεδίασης ακολούθησαν τα βήματα της επαλήθευσης, για την εξακρίβωση της ορθότητας της λειτουργίας αυτής ,όπως και αυτά της σύνθεσης και υλοποίησης της αρχιτεκτονικής. Τα τελευταία πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια του κατάλληλου ειδικού εργαλείου βοηθώντας μας να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά την απόδοση και την αξιολόγηση του σχεδιασμού μας.
Η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής μας έγινε και ελέγχθηκε σε FPGA τεχνολογίας Zynq Ultrascale+. Τα αποτελέσματα που εξαγάγαμε προέκυψαν να συμβαδίζουν με τα αναμενόμενα και η υλοποίηση να λειτουργεί σωστά σε όλους τους συνδυασμούς ρυθμίσεων λειτουργίας της μνήμης. Η απόδοση του ελεγκτή υπολογίστηκε ότι προσεγγίζει τη μέγιστη δυνατή, επαληθεύοντας τους αρχικούς στόχους μας. |
| author2 |
Palisidis, Christodoulos |
| author_facet |
Palisidis, Christodoulos Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| author |
Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| author_sort |
Παλισίδης, Χριστόδουλος |
| title |
Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| title_short |
Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| title_full |
Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| title_fullStr |
Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| title_full_unstemmed |
Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ |
| title_sort |
αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας emmc και προτυποποίηση σε fpga τεχνολογίας ultrascale+ |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15529 |
| work_keys_str_mv |
AT palisidēschristodoulos architektonikēenosapodotikabeltistouelenktēgiamnēmestechnologiasemmckaiprotypopoiēsēsefpgatechnologiasultrascale AT palisidēschristodoulos architectureofanemmccontrollerwithoptimumperformanceandimplementationusingfpgawithultrascaletechnology |
| _version_ |
1771297166944370688 |
| spelling |
nemertes-10889-155292022-09-05T06:57:06Z Αρχιτεκτονική ενός αποδοτικά βέλτιστου ελεγκτή για μνήμες τεχνολογίας eMMC και προτυποποίηση σε FPGA τεχνολογίας Ultrascale+ Architecture of an eMMC Controller with optimum performance and implementation using FPGA with Ultrascale+ technology Παλισίδης, Χριστόδουλος Palisidis, Christodoulos Ολοκληρωμένα κυκλώματα αποθήκευσης πληροφορίας Ελεγκτές DMA in scatter/gather mode eMMC FPGA Controllers Ultrascale+ Μια embedded MultiMediaCard (eMMC) μνήμη είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα αποθήκευσης πληροφορίας που αποτελείται από NAND flash μνήμη και έναν controller αποθήκευσης. Μία μνήμη eMMC λειτουργεί ως ο πρωταρχικός χώρος αποθήκευσης πληροφορίας για φορητές συσκευές και τη σημερινή εποχή, βρίσκει εφαρμογή σε πολλές τεχνολογικές περιοχές. Το eMMC specification προσδιορίζει τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τη λειτουργικότητα του interface και του ελεγκτή της συσκευής. Ως μέρος αυτής της προδιαγραφής υπονοείται η ύπαρξη κεντρικού ελεγκτή και πολύ μεγάλου πλήθους κελιών μνήμης, αλλά η εσωτερική λειτουργικότητα και ο τρόπος υλοποίησης αυτών των τμημάτων δεν προσδιορίζεται. Η υλοποίηση λοιπόν ενός eMMC ελεγκτή αποτέλεσε το αντικείμενο ενδιαφέροντος και ενασχόλησης της παρούσας εργασίας. Αρχικά έγινε μελέτη του eMMC specification με σκοπό την ανάπτυξη μίας αρχιτεκτονικής για υλοποίηση ενός τέτοιου ελεγκτή σε υλικό. Η αναζήτηση και σχεδίαση της βέλτιστης υλοποίησης είναι πάντα ο επιθυμητός στόχος. Στην προσπάθεια αυτή, κινηθήκαμε προς την καλύτερη δυνατή εξοικονόμηση πόρων υλικού και την υλοποίηση του interface με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτυγχάνεται η ταχύτερη δυνατή μεταφορά δεδομένων σε αυτό .Τα πεδία αυτά είναι πάντα το επίκεντρο του τεχνολογικού ενδιαφέροντος και πεδίο έρευνας και ανάπτυξης. Την ολοκλήρωση της σχεδίασης ακολούθησαν τα βήματα της επαλήθευσης, για την εξακρίβωση της ορθότητας της λειτουργίας αυτής ,όπως και αυτά της σύνθεσης και υλοποίησης της αρχιτεκτονικής. Τα τελευταία πραγματοποιήθηκαν με τη βοήθεια του κατάλληλου ειδικού εργαλείου βοηθώντας μας να εξάγουμε χρήσιμα συμπεράσματα όσον αφορά την απόδοση και την αξιολόγηση του σχεδιασμού μας. Η υλοποίηση της αρχιτεκτονικής μας έγινε και ελέγχθηκε σε FPGA τεχνολογίας Zynq Ultrascale+. Τα αποτελέσματα που εξαγάγαμε προέκυψαν να συμβαδίζουν με τα αναμενόμενα και η υλοποίηση να λειτουργεί σωστά σε όλους τους συνδυασμούς ρυθμίσεων λειτουργίας της μνήμης. Η απόδοση του ελεγκτή υπολογίστηκε ότι προσεγγίζει τη μέγιστη δυνατή, επαληθεύοντας τους αρχικούς στόχους μας. An embedded MultiMediaCard (eMMC) is an integrated storage device consisting of NAND flash memory and a simple storage controller. An eMMC acts as the primary storage for portable devices and in today's era, it is finding application in many technological use cases. The eMMC specification covers the electrical characteristics and behavior of the device interface and controller. As part of this specification, the existence of a central controller and memory storage array is implied, but the function and implementation of these parts is not fully specified. The implementation of an eMMC controller has therefore been the subject of interest and engagement in this paper. Initially, we proceeded to study the eMMC specification in order to develop an architecture for implementing such a controller in hardware. Of course, searching and designing the optimal implementation is always the desired goal. In this effort, we moved towards the best possible hardware resource saving and the implementation of the interface in such a way that the fastest possible data transfer can be achieved. After all, these areas are always the focus of interest and the field of most research and development. The completion of our design was followed by the verification steps to examine the correctness of this operation, as well as those of synthesis and implementation of our architecture. The latter were of course carried out with the help of the appropriate tool, helping us to draw useful conclusions regarding the performance and evaluation of our design. The implementation of our architecture was done and tested on Zynq Ultrascale+ FPGA devices The results we extracted were found to be in line with the expected and the architecture works correctly in all combinations of memory operation settings. The performance of the controller calculated to approach the maximum feasible value, verifying our initial goals 2021-11-05T10:25:25Z 2021-11-05T10:25:25Z 2021-10-26 http://hdl.handle.net/10889/15529 gr application/pdf |
