一种用于深空探测的载荷数据分类缓存调度方法与流程

1.本发明属于宇航固态存储技术领域，尤其涉及一种用于深空探测的载荷数据分类缓存调度方法、存储方法。


背景技术：

2.宇航固态存储器能够为载荷数据采集、存储、在轨处理和回放提供支撑。宇航产品普遍采用nandflash作为主要存储介质，使用dram(dynamicrandomaccessmemory)作为缓存，当缓存够一定量的数据后写入nandflash。
3.近年来星上载荷数据呈现种类逐步增多数据量逐渐增大的趋势，尤其是深空探测工程具有载荷种类多，传输距离远、数传速率低等特点，对宇航存储器的设计水平提出更高的要求，传统固态存储器多采用按块混存方式，不利于数据调度的精准性和时效性，无法满足深空探测等要求较高的应用场合。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于深空探测的载荷数据分类缓存调度方法。该方法在传统dram(dynamicrandomaccessmemory)缓存设计的基础上改进，主要涉及构建通道重构机制，提高型号使用过程中载荷缓存通道的灵活扩展性；对不同类型的载荷按页分类缓存，提高数据管理的精准性和时效性。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一种用于深空探测的载荷数据分类缓存调度方法，包括如下步骤：
7.进行通道重构参数设置，基于预设参数对sdram(synchronousdynamicrandom-accessmemory)通道的缓存容量、通道数目、通道优先级权限参数化配置；
8.在通道生成结束后，基于已配置成功的sdram缓存通道对载荷数据的分类缓存。sdram按固定帧格式接收不同类型的载荷数据，一帧大小ri＝1kb，其中i数据的帧次序，i＝1表示第一帧。作为一种实施例，32个不同的缓存通道分别接收与其通道对应的载荷类型，实现将不同类型的载荷数据进行分区缓存；
9.当缓存通道达到可编程满一页条件时，即cp(n)≥256
×ri
＝256kb，该通道内的数据下卸至flash中。
10.进一步的，数据下卸至flash完成后释放权限，待释放结束后进入缓存通道指针动态调度流程，继续判断存量指针cp(n)的值是否达到可编程满条件。
11.进一步的，进行通道异常检测，实时监测各个通道内数据帧ri输入状态，是否有非法的数据帧ri，以及通道的存量指针cp(n)，读指针rp(n)和写指针wp(n)状态。作为通道遥测输出，可以实时监视通道的健康状态。
12.优选的，进行通道重构参数设置包括以下步骤：
13.固态存储器上电或者复位后，加载sdram通道的初始参数，初始参数包括缓存通道数量n、通道的优先级、每个通道基地址baseaddr(n)和通道的容量capacity(n)。初始参
数为存储系统的默认参数，给各路载荷数据预分配了缓 存通道。优选地，通过初始参数将sdram分为32个32mb的缓存通道，即 n＝32，capacity(n)＝32mb，baseaddr(1)＝0,0001,0000,0000,0000。在不通过地面上 注通道重构参数的前提下，初始通道参数设置可以作为通用的缓存通道使用。
14.可选的，进行通道重构参数设置包括以下步骤：
15.固态存储器上电或者复位后，基于地面上注通道重构指令对sdram通 道进行重构，即可以根据系统使用需求进行修改通道优先级、添加、删除通 道，扩容通道等操作。
16.可选的，当缓存通道达到可编程满一页条件时，将数据下卸至flash中 的方法包括：
17.当32个不同的缓存通道某1个缓存通道达到可编程满一页条件时，即 cp(n)≥256
×ri
＝256kb，该通道内的数据按先满先服务调度方式fffs(firtfull fist service)将数据下卸至flash中。
18.当32个不同的缓存通道多个缓存通道达到可编程满一页条件时，即 cp(n)≥256
×ri
＝256kb，该通道内的数据按优先级调度方式pq(priorityqueueing)将数据下卸至flash。
19.基于相同的构思，本发明还提供一种电子设备，包括：
20.存储器，所述存储器用于存储处理程序；
21.处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现上述用于深空探测的载荷 数据分类缓存调度方法。
22.基于相同的构思，本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质 上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现上述用于深空探测的 载荷数据分类缓存调度方法。
23.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和 积极效果：
24.构建通道重构机制，提高型号使用过程中载荷缓存通道的灵活扩展性； 对不同类型的载荷按页分类缓存，提高数据管理的精准性和时效性；采用缓 存通道指针动态调度方法包含fffs调度和pq调度，实现载荷数据分类且有 序地传输，避免在操作期间发生读写越界、缓存外溢等不可靠因素。增加通 道异常检测功能，通过遥测实时监测通道的健康状态。该方法可以在深空探 测工程中应用。
附图说明
25.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
26.图1为sdram载荷数据分通道缓存调度方法示意图；
27.图2为缓存通道指针动态管理示意图流程图；
28.图3为通道调度算法示意图，其中，3(a)为fffs调度算法示意图，3(b) 为pq调度算法示意图。
具体实施方式
29.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明 和权利
要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非 常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明 实施例的目的。
30.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、 后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关 系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随 之改变。
31.第一实施例
32.如图1，本发明的核心是提供一种用于深空探测的载荷数据分类缓存调 度方法，该方法主要包括三个部分：sdram通道参数设置过程、缓存通道 调度过程和通道异常检测过程。所述sdram通道参数设置过程主要用于完 成设置缓存通道数量、通道的优先级、每个通道基地址、通道的容量；所述 缓存通道调度过程主要用于完成载荷数据分通道缓存，当缓存通道可编程满 时选择fffs或者pq调度机制将该通道的数据下卸至flash；所述缓存通道 异常检测过程主要完成通道的缓存状态，读写指针溢出状态。具体包括如下 步骤：
33.如图1所示
34.s1：进行通道重构参数设置，基于预设参数对sdram通道的缓存容量、 通道数目、通道优先级权限参数化配置。
35.其中，进行通道重构参数设置包括以下步骤：
36.s11：固态存储器上电或者复位后，加载sdram通道的初始参数，初 始参数包括缓存通道数量n、通道的优先级、每个通道基地址baseaddr(n)和通 道的容量capacity(n)。初始参数为存储系统的默认参数，给各路载荷数据预分 配了缓存通道。优选地，通过初始参数将sdram分为32个32mb的缓存通 道，即n＝32，capacity(n)＝32mb，baseaddr(1)＝0,0001,0000,0000,0000。在不通过 地面上注通道重构参数的前提下，初始通道参数设置可以作为通用的缓存通 道使用。
37.可选的，进行通道重构参数设置包括以下步骤：
38.s12：固态存储器上电或者复位后，基于地面上注通道重构指令对 sdram通道进行重构，即可以根据系统使用需求进行修改通道优先级、添 加、删除通道，扩容通道等操作。
39.s2：在通道生成结束后，基于已配置成功的sdram缓存通道对载荷数 据的分类缓存。sdram按固定帧格式接收不同类型的载荷数据，一帧大小 ri＝1kb，其中i数据的帧次序，i＝1表示第一帧。作为一种实施例，32个不 同的缓存通道分别接收与其通道对应的载荷类型，实现将不同类型的载荷数 据进行分区缓存。
40.s3：当缓存通道达到可编程满一页条件时，即cp(n)≥256
×ri
＝256kb， 该通道内的数据下卸至flash中。
41.作为本实施例一种可能的方案，包括如下步骤：
42.s31：当32个不同的缓存通道某1个缓存通道达到可编程满一页条件时， 即cp(n)≥256
×ri
＝256kb，该通道内的数据按先满先服务调度方式将数据下 卸至flash中。
43.如图3所示，载荷数据1，载荷数据2
……
载荷数据n分别按类缓存在不 同的通道1，通道2，
……
通道n中，当缓存通道1内的数据先达到可编程满 条件时调度流程启动，缓存通道1获取通道下卸权限，按先满先服务调度方 式输出通道1中的载荷数据1。
44.s32：当32个不同的缓存通道多个缓存通道达到可编程满一页条件时， 即cp(n)≥256
×ri
＝256kb，该通道内的数据按优先级调度方式将数据下卸至 flash。
45.如图3所示，载荷数据1，载荷数据2
……
载荷数据n分别按类缓存在不 同的通道1，通道2，
……
通道n中，当缓存通道2内的载荷数据2和缓存通 道n内的载荷数据n同时满足可编程满条件时调度流程启动，缓存通道2和缓 存通道n获取通道下卸权限，按优先级调度方式优先输出通道2中的载荷数 据2，其次输出通道n中的载荷数据n。
46.作为本实施例一种可能的方案，载荷数据输入最大速率为128mbps，将 sdram分为32个32mb的缓存通道的使用情况。计算该情况下的sdarm 通道最大时延，用以证明缓存通道的数据是否会发生溢出。sdarm通道的 极限情况表述为：32个缓存通道内的数据量全部满2mb后，优先级最低的 缓存通道一直被写入，优先级最低的通道在获得下卸权限之前存在最大时延 t
delay
，在t
delay
时间段内计算优先级最低的缓存通道的数据量φ
lp
。最大时延t
delay
计算公式，
[0047][0048]
其中f
ram
为sdarm通道工作频率取值64mhz为例，计算t
delay
＝0.03125s， 则优先级最低的通道在得到下卸权限之前的数据量，
[0049]
φ
lp
＝2mb t
delay
×
128mbps
[0050]
计算优先级最低的缓存通道的数据量φ
lp
＝6mb≤32mb。即缓存通道分配 32个32mb是合理的，单个通道内最大停留数据量6mb，通道不会发生写溢 出。
[0051]
s4：数据下卸至flash完成后释放权限，待释放结束后进入s3缓存通道 指针动态调度流程，继续判断cp(n)的值是否达到可编程满条件。
[0052]
s5：进行通道异常检测，实时监测各个通道内数据帧ri输入状态，是否 有非法的数据帧ri，以及通道的存量指针cp(n)，读rp(n)和写wp(n)状态。 作为通道遥测输出，可以实时监视通道的健康状态。
[0053]
作为一种实施例，本发明的设计基于verilog硬件描述语言，选用反熔丝 工艺fpga(filed-programmable gate array，现场可编程门阵列)器件 ax2000-1cgs624m中实现。
[0054]
作为一种实施例，本发明的flash选用128gb nand flash器件 3dfn128g08，其内部由8片micron基片mt29f16g08叠装而成。固态存储 器设计3组深度扩展，每组8片并行扩展，单板装机有效容量3tb，flash读 写按8级流水，每个流水页大小2mb容量，本发明简称“页”，每个流水块大 小256mb容量，本发明简称“块”。
[0055]
作为一种实施例，本发明的sdarm选用3d-plus公司容量1gb、位 宽32bits叠装器件3dsd1g32vs2141，地址宽度17bits。
[0056]
第二实施例
[0057]
基于相同的构思，本发明还提供一种电子设备，包括：
[0058]
存储器，用于存储处理程序；
[0059]
处理器，执行所述处理程序时实现上述用于深空探测的载荷数据分类缓 存调度方法。
[0060]
第三实施例
[0061]
基于相同的构思，本发明还提供一种可读存储介质，存储有处理程序， 处理程序被处理器执行时实现上述用于深空探测的载荷数据分类缓存调度方 法。
[0062]
下面对本发明的工作过程做进一步说明。
[0063]
当固态存储器上电或者复位后，加载sdram通道的初始参数或者基于 地面上注通道重构指令对sdram通道进行重构以进行参数化配置，即生成 通道，进行sdram分通道缓存。当有通道满足预设条件即可编程满时，将 数据下卸至flash，在当前通道下卸至flash结束后，释放通道下卸权限， 同时进行通道异常检测。
[0064]
本发明具有以下效果：构建通道重构机制，提高型号使用过程中载荷缓 存通道的灵活扩展性；对不同类型的载荷按页分类缓存，提高数据管理的精 准性和时效性；采用缓存通道指针动态调度方法包含fffs调度和pq调度， 实现载荷数据分类且有序地传输，避免在操作期间发生读写越界、缓存外溢 等不可靠因素。增加通道异常检测功能，通过遥测实时监测通道的健康状态。 该方法可以在深空探测工程中应用。
[0065]
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于 上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利 要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。