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Analisador de Non-Volatile Memory Express baseado em Field-Programmable Gate Array

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metadataTrad.dc.contributor.author Linden, Vinícius Gabriel;
metadataTrad.dc.contributor.authorLattes http://lattes.cnpq.br/1699837708309709;
metadataTrad.dc.contributor.advisor Figueiredo, Rodrigo Marques de;
metadataTrad.dc.contributor.advisorLattes http://lattes.cnpq.br/0192178587738651;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1 Campes, Cassiano Silva de;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/4800232546079480;
metadataTrad.dc.publisher Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
metadataTrad.dc.publisher.initials Unisinos;
metadataTrad.dc.publisher.country Brasil;
metadataTrad.dc.publisher.department Escola Politécnica;
metadataTrad.dc.language pt_BR;
metadataTrad.dc.title Analisador de Non-Volatile Memory Express baseado em Field-Programmable Gate Array;
metadataTrad.dc.description.resumo A tendência de intensificação do uso e desenvolvimento de SSDs para aplicações diversificadas abre oportunidades de otimizar ou substituir por completo as técnicas limitantes herdadas dos ultrapassados discos rígidos. Desta forma, um comitê de indústrias fabricantes da tecnologia flash propôs um novo protocolo aberto chamado Non-Volatile Memory Express (NVMe). Este protocolo foi criado com o intuito de reduzir as penalidades de desempenho impostas pelas camadas de software, deixando assim o hardware mais padronizado, almejando alto grau de paralelismo e desempenho para o acesso às memórias flash. Por razão de segredo industrial, os fabricantes da tecnologia não compartilham os detalhes da implementação deste protocolo. Isto acarreta na indisponibilidade de recursos literários recentes neste tópico para a academia, sendo os trabalhos de pesquisa mais relevantes são publicados pela própria indústria. Isto faz com que tanto o SSD quanto o NVMe sejam de complicado alcance aos pesquisadores fora do círculo destas empresas, limitando a contribuição da academia à área. Por este motivo, o projeto apresentado desenvolveu uma solução para habilitar a pesquisa do protocolo NVMe e das características de SSDs, propondo uma plataforma flexível para possibilitar suporte a este desenvolvimento, sendo benéfico tanto para a indústria quanto para a academia. Nesta implementação, lógica programável foi empregada, propondo-se uma plataforma versátil e reconfigurável. Visto a atual situação de estado da arte, não há trabalho no sentido de propor uma plataforma de pesquisa especificamente para o desenvolvimento genérico de SSDs. Este trabalho foi focado na parte de implementação e de teste da Lógica de Tempo Real (LTR) para hardwares comerciais. Foram apresentadas soluções para obtenção de dados do protocolo NVMe e habilitação de acesso à memória ao propor-se três sistemas diferentes: captura e armazenamento de campos NVMe; contagem de comandos NVMe por função, com possibilidade para restrições de campos numéricos; e switch NVMe, para decisão automática do destino de comandos NVMe — baseados em seu próprio conteúdo. Campos armazenados e número de comandos são analisados através de uma interface externa e todas as configurações são introduzidas em tempo real. Estes sistemas são capazes de reduzir a lacuna semântica entre as novas diretrizes e a disponibilidade de acesso à pesquisa. Esta plataforma não se limita apenas aos grandes fabricantes da tecnologia, mas também permitirá assim que o estado da arte seja tangível nas novas linhas de pesquisa almejadas pela comunidade científica.;
metadataTrad.dc.description.abstract The usage and development intensification of Solid-State Drive (SSD), in varying applications, open up the optimization possibilities for the legacy techniques acquired from the outdated Hard Disk Drives (HDD). For this reason, a committee made of the leading flash memory technology manufacturers has put forward a new standard for the communication protocol, named Non-Volatile Memory Express (NVMe). This protocol was created with the end goal of suppressing the performance penalties imposed by the software layer, leaving the hardware more standardized with a high degree of parallelism and performance. Due to industrial secret, manufacturers do not share the protocol implementation’s details. This makes recent literary resources scarce to the academia, with the most relevant papers published by the industry itself. All of this contributes to turn the SSD development out of reach for the third-party researchers, limiting the academic contribution. For this reason, this project presented a solution for enabling the research of both the NVMe protocol and SSD’s characteristics, making a flexible platform for this development: a benefit for both the industry and academia. By employing programmable logic in the project’s implementation, greater flexibility and versatility was allowed. The current State of the Art presents one with no research that put forward such a platform exclusively aimed at SSD development and protocol analysis. This work focuses in the implementation and testing of real time logic in commercial hardware. Solutions for acquiring NVMe protocol data and enabling to memory access optimization were presented, in form of three different systems: a field capture and storage; a NVMe command counter by function, capable of restricting its count by numeric fields; and a NVMe switch, which decides where to send the commands based on their own content. Command count and captured fields are visible through an external interface and configurations are introduced at runtime, through the same interface. It is believed that these systems fill the gap between the new guidelines and access availability to research — not only for the main manufacturers, but most importantly for academia.;
metadataTrad.dc.subject Tecnologia flash; Flash technology; Solid-state drive; Field-programmable gate array; Edge computing;
metadataTrad.dc.subject.cnpq ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica;
metadataTrad.dc.type Dissertação;
metadataTrad.dc.date.issued 2020-08-13;
metadataTrad.dc.description.sponsorship Nenhuma;
metadataTrad.dc.rights openAccess;
metadataTrad.dc.identifier.uri http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9387;
metadataTrad.dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica;


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