【新品速遞】ALINX NVME SPCle IP 特性詳解

在嵌入式設備、邊緣計算、工業控制等領域快速崛起的同時，開發人員越來越多地面對一個問題：

硬件資源有限，但對高速存儲的需求卻越來越高。這些平臺可能沒有 PCIe 硬核，或者無法承擔高昂的硬件成本。

NVMe SPCle IP 正是為這樣的場景量身定制。通過結合 PCIe 軟核 IP 與 NVMe 主機控制器，讓開發人員在無硬核的情況下，也能輕松接入 NVMe SSD，突破了傳統存儲方案的硬件限制。

簡單來說，NVMe SPCle IP 的存在，讓高性能存儲不再是高成本設備的專屬。

IP 資源消耗表

注：IP實際邏輯資源消耗受實例化中其他邏輯資源消耗影響

產品特性

• 功能實現：帶有 PCIe 軟核 IP 的 NVMe 主機控制器，實現不依靠 CPU 訪問外置內存 NVMe SSD，自動初始化 NVMe 和 PCIe 鏈路硬件模塊，自動提交和完成命令
• 兼容性：命令支持(Identify, Write, Read, Flush)，支持 PCIe Gen 1.0-4.0，兼容 NVME 1.4 協議
• 性能參數：
  (1) 支持最大每個隊列 65535 個 I/O 命令
  (2) 基于 PCIe3.0 X4 讀寫速率均可達到 3000 MB/s
  (3) MPSMIN (最小內存頁傳輸大小)：4 Kbyte
  (4) MDTS （最大數據傳輸大小）：至少 128 Kbyte 或者沒有限制
  (5) LBA 單元：512 字節或者 4096 字節
• 參考設計：XCZU19EG + FMC子板(FH1402)+SAMSUNG 980 M.2 SSD
• 技術支持：提供完備的技術支持與定制化設計服務

如圖所示，ALINX NVMe SPCIe IP 包含的 PCIe 軟核 IP，完成了 PCIe 協議的數據鏈路層和物理層的部分功能。其物理接口通過 PIPE 接口與 AMD PCIe PHY 連接，AMD PCIe PHY 包括收發器和均衡器邏輯，用于實現高速數據傳輸。

NVMe SPCIe IP 由 NVMe IP 和 PCIe 軟核 IP 組成，因此 NVMe SPCIe IP 在功能上與 NVMe AXI IP 相似性。

下表顯示了 NVMe SPCIe IP 和 NVMe AXI IP 的比較信息。

如圖所示，NVMe SPCIe IP 的主要優點是不需要使用 PCIe 硬核 IP。因此，SSD 的最大數量不受 PCIe 硬核 IP 數量的限制，而是受收發器模塊數量和資源的限制。但是 NVMe SPCIe IP 的資源消耗較 NVMe AXI IP 高，且僅支持 4 Lane PCIe Gen3 SSD。

ALINX 推薦在需要大容量存儲和高速存儲的應用場景中，優先使用不包含 PCIe 硬核 IP 的低成本 FPGA。

當用戶所選設備沒有足夠的 PCIe 硬核 IP 來連接所有 NVMe SSD 時，可以同時使用 NVMe AXI IP 和 NVMe SPCIe IP 進行系統設計，如下圖所示。

當所選 FPGA 器件已經集成了 PCIE 硬核 IP，并且數量足夠時，建議使用 NVMe AXI IP 進行設計，以減少 FPGA 資源的占用。

有關 NVMe IP 的更多信息，您可以隨時聯系 ALINX 進行咨詢 (021-67676997)  。ALINX 還可為您提供 FPGA 器件的參考設計評估服務，幫助您選擇最合適的產品和方案。