【新品速递】ALINX NVME SPCle IP 特性详解

在嵌入式设备、边缘计算、工业控制等领域快速崛起的同时，开发人员越来越多地面对一个问题：

硬件资源有限，但对高速存储的需求却越来越高。这些平台可能没有 PCIe 硬核，或者无法承担高昂的硬件成本。

NVMe SPCle IP 正是为这样的场景量身定制。通过结合 PCIe 软核 IP 与 NVMe 主机控制器，让开发人员在无硬核的情况下，也能轻松接入 NVMe SSD，突破了传统存储方案的硬件限制。

简单来说，NVMe SPCle IP 的存在，让高性能存储不再是高成本设备的专属。

IP 资源消耗表

注：IP实际逻辑资源消耗受实例化中其他逻辑资源消耗影响

产品特性

• 功能实现：带有 PCIe 软核 IP 的 NVMe 主机控制器，实现不依靠 CPU 访问外置内存 NVMe SSD，自动初始化 NVMe 和 PCIe 链路硬件模块，自动提交和完成命令
• 兼容性：命令支持(Identify, Write, Read, Flush)，支持 PCIe Gen 1.0-4.0，兼容 NVME 1.4 协议
• 性能参数：
  (1) 支持最大每个队列 65535 个 I/O 命令
  (2) 基于 PCIe3.0 X4 读写速率均可达到 3000 MB/s
  (3) MPSMIN (最小内存页传输大小)：4 Kbyte
  (4) MDTS （最大数据传输大小）：至少 128 Kbyte 或者没有限制
  (5) LBA 单元：512 字节或者 4096 字节
• 参考设计：XCZU19EG + FMC子板(FH1402)+SAMSUNG 980 M.2 SSD
• 技术支持：提供完备的技术支持与定制化设计服务

如图所示，ALINX NVMe SPCIe IP 包含的 PCIe 软核 IP，完成了 PCIe 协议的数据链路层和物理层的部分功能。其物理接口通过 PIPE 接口与 AMD PCIe PHY 连接，AMD PCIe PHY 包括收发器和均衡器逻辑，用于实现高速数据传输。

NVMe SPCIe IP 由 NVMe IP 和 PCIe 软核 IP 组成，因此 NVMe SPCIe IP 在功能上与 NVMe AXI IP 相似性。

下表显示了 NVMe SPCIe IP 和 NVMe AXI IP 的比较信息。

如图所示，NVMe SPCIe IP 的主要优点是不需要使用 PCIe 硬核 IP。因此，SSD 的最大数量不受 PCIe 硬核 IP 数量的限制，而是受收发器模块数量和资源的限制。但是 NVMe SPCIe IP 的资源消耗较 NVMe AXI IP 高，且仅支持 4 Lane PCIe Gen3 SSD。

ALINX 推荐在需要大容量存储和高速存储的应用场景中，优先使用不包含 PCIe 硬核 IP 的低成本 FPGA。

当用户所选设备没有足够的 PCIe 硬核 IP 来连接所有 NVMe SSD 时，可以同时使用 NVMe AXI IP 和 NVMe SPCIe IP 进行系统设计，如下图所示。

当所选 FPGA 器件已经集成了 PCIE 硬核 IP，并且数量足够时，建议使用 NVMe AXI IP 进行设计，以减少 FPGA 资源的占用。

有关 NVMe IP 的更多信息，您可以随时联系 ALINX 进行咨询 (021-67676997)  。ALINX 还可为您提供 FPGA 器件的参考设计评估服务，帮助您选择最合适的产品和方案。