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2020/8/27 Design Gateway Page 1

超高速小型レコーダの最適解超高速小型レコーダの最適解超高速小型レコーダの最適解超高速小型レコーダの最適解

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPのご紹介のご紹介のご紹介のご紹介のご紹介のご紹介のご紹介のご紹介 (Intel(Intel(Intel(Intel(Intel(Intel(Intel(Intel版版版版版版版版)))))))) Ver2.1J

最新の最新の最新の最新のNVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSD

ががががFPGAFPGAFPGAFPGAに直結に直結に直結に直結!!!!

2020/8/27 Design Gateway Page 2Design Gateway Page 2

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIP説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ説明資料アジェンダ

•• NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIP説明説明説明説明説明説明説明説明

–– 概要概要概要概要概要概要概要概要、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長、ラインナップ、特長

–– 特長特長特長特長特長特長特長特長1:1:1:1:1:1:1:1:パフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズパフォーマンスとコア・サイズ

–– 特長特長特長特長特長特長特長特長2:2:2:2:2:2:2:2:ユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイスユーザ・インターフェイス

–– 特長特長特長特長特長特長特長特長3:3:3:3:3:3:3:3:豊富な豊富な豊富な豊富な豊富な豊富な豊富な豊富な機能機能機能機能機能機能機能機能

–– 特長特長特長特長特長特長特長特長4:4:4:4:4:4:4:4:検証環境検証環境検証環境検証環境検証環境検証環境検証環境検証環境////////リファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザイン

•• オプション製品オプション製品オプション製品オプション製品オプション製品オプション製品オプション製品オプション製品((((((((exFATexFATexFATexFATexFATexFATexFATexFAT--------IP)IP)IP)IP)IP)IP)IP)IP)紹介紹介紹介紹介紹介紹介紹介紹介

•• アプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージアプリケーション・イメージ

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPとはとはとはとはとはとはとはとは

接続しやすいユーザ接続しやすいユーザ接続しやすいユーザ接続しやすいユーザI/FI/FI/FI/FPCIePCIePCIePCIeハードハードハードハードIPIPIPIPコアコアコアコア(* (* (* (* PCIePCIePCIePCIe IPIPIPIP内蔵版あり内蔵版あり内蔵版あり内蔵版あり))))

• 概要概要概要概要: : : : NVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSDととととFPGAFPGAFPGAFPGAを直結しを直結しを直結しを直結しRead/WriteRead/WriteRead/WriteRead/Writeを自動を自動を自動を自動実行実行実行実行

• 使い方使い方使い方使い方: : : : ユーザ回路とユーザ回路とユーザ回路とユーザ回路とPCIePCIePCIePCIeハードハードハードハードIPIPIPIP間に挿入間に挿入間に挿入間に挿入,CPU,CPU,CPU,CPUや外部ﾒﾓﾘ不要や外部ﾒﾓﾘ不要や外部ﾒﾓﾘ不要や外部ﾒﾓﾘ不要

• アプリアプリアプリアプリ: : : : 超高速小型のデータ収録超高速小型のデータ収録超高速小型のデータ収録超高速小型のデータ収録////再生システムに最適再生システムに最適再生システムに最適再生システムに最適

• メリットメリットメリットメリット: SSD: SSD: SSD: SSDストレージ・システムが短期間に開発可能ストレージ・システムが短期間に開発可能ストレージ・システムが短期間に開発可能ストレージ・システムが短期間に開発可能

コア本体コア本体コア本体コア本体

CPUCPUCPUCPUや外部メや外部メや外部メや外部メモリ不要！モリ不要！モリ不要！モリ不要！

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPラインナップラインナップラインナップラインナップラインナップラインナップラインナップラインナップ

• 機能に応じた複数のラインナップ機能に応じた複数のラインナップ機能に応じた複数のラインナップ機能に応じた複数のラインナップ

• 最新最新最新最新Arria10Arria10Arria10Arria10シリーズに対応シリーズに対応シリーズに対応シリーズに対応

• PCIePCIePCIePCIeソフトソフトソフトソフトIPIPIPIP内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版((((GenGenGenGen3333対応版対応版対応版対応版))))を用意を用意を用意を用意

NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコア・ラインナップコア・ラインナップコア・ラインナップコア・ラインナップ

外部外部外部外部PCIePCIePCIePCIeスイッチ経由で複数スイッチ経由で複数スイッチ経由で複数スイッチ経由で複数SSDSSDSSDSSD接続可能接続可能接続可能接続可能NVMeSWNVMeSWNVMeSWNVMeSW----IPIPIPIPコアコアコアコア

PCIePCIePCIePCIeソフトソフトソフトソフトIPIPIPIP内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版, , , , 4444----Lane Lane Lane Lane PCIePCIePCIePCIe Gen3Gen3Gen3Gen3対応対応対応対応NVMeNVMeNVMeNVMeG3G3G3G3----IPIPIPIPコアコアコアコア

ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版raNVMeraNVMeraNVMeraNVMe----IPIPIPIPコアコアコアコア

FPGAFPGAFPGAFPGA内内内内PCIePCIePCIePCIe統合ブロックを利用する標準版統合ブロックを利用する標準版統合ブロックを利用する標準版統合ブロックを利用する標準版標準標準標準標準NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコアコアコアコア

説明説明説明説明コア種類コア種類コア種類コア種類

((((NVMeSWNVMeSWNVMeSWNVMeSW----IPIPIPIPコア詳細につきましてはコア詳細につきましてはコア詳細につきましてはコア詳細につきましては弊社まで直接お問い合わせください）弊社まで直接お問い合わせください）弊社まで直接お問い合わせください）弊社まで直接お問い合わせください）

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PCIePCIePCIePCIePCIePCIePCIePCIeソフトソフトソフトソフトソフトソフトソフトソフトIPIPIPIPIPIPIPIP内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア内蔵版コア

User

Logic

標準品の標準品の標準品の標準品のNVMe-IPコアコアコアコア

NVMe-IPPCIe

ハードハードハードハードIP

PCIePCIePCIePCIeデータリンク機能をソフトデータリンク機能をソフトデータリンク機能をソフトデータリンク機能をソフトIPIPIPIPとしてとしてとしてとしてNVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコアに内蔵コアに内蔵コアに内蔵コアに内蔵

• NVMeG3NVMeG3NVMeG3NVMeG3----IPIPIPIPコアコアコアコア– PCIePCIePCIePCIeハードハードハードハードIP(FPGAIP(FPGAIP(FPGAIP(FPGA内蔵の内蔵の内蔵の内蔵のPCIePCIePCIePCIeマクロマクロマクロマクロ))))不要不要不要不要

– データリンク層をコア内に実装しデータリンク層をコア内に実装しデータリンク層をコア内に実装しデータリンク層をコア内に実装しPCIePCIePCIePCIe Gen3Gen3Gen3Gen3モードで接続モードで接続モードで接続モードで接続

– 接続接続接続接続SSDSSDSSDSSD数がデバイスの数がデバイスの数がデバイスの数がデバイスのPCIePCIePCIePCIeハードハードハードハードIPIPIPIP数に制限されない数に制限されない数に制限されない数に制限されない!!!!

User

Logic NVMeG3-IPPCIe

Soft IP

PCIeソフトソフトソフトソフトIP内蔵の内蔵の内蔵の内蔵のNVMeG3-IPコアコアコアコア コアとトランシーバが直結可能にコアとトランシーバが直結可能にコアとトランシーバが直結可能にコアとトランシーバが直結可能に!!!!

トランシーバトランシーバトランシーバトランシーバ

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ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版ランダム・アクセス対応版

• raNVMeraNVMeraNVMeraNVMe----IPIPIPIPコアコアコアコア– ライト又はリードいずれかで最大ライト又はリードいずれかで最大ライト又はリードいずれかで最大ライト又はリードいずれかで最大32323232コマンドを並列同時に実行コマンドを並列同時に実行コマンドを並列同時に実行コマンドを並列同時に実行

– 1111コマンド当りのデータ量はライト・リードともコマンド当りのデータ量はライト・リードともコマンド当りのデータ量はライト・リードともコマンド当りのデータ量はライト・リードとも4K4K4K4Kバイト固定バイト固定バイト固定バイト固定

– ハイ・パフォーマンスハイ・パフォーマンスハイ・パフォーマンスハイ・パフォーマンス Write=592KIOPsWrite=592KIOPsWrite=592KIOPsWrite=592KIOPs、、、、Read=226KIOPsRead=226KIOPsRead=226KIOPsRead=226KIOPs

4K4K4K4Kバイト・データバイト・データバイト・データバイト・データ

ライト・データライト・データライト・データライト・データ((((ユーザ回路からユーザ回路からユーザ回路からユーザ回路から))))

11112222・・・・・・・・・・・・32323232

32323232ライトライトライトライト・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行

11112222・・・・・・・・・・・・32323232

32323232リードリードリードリード・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行・コマンドの並列実行

NVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSD記録エリア記録エリア記録エリア記録エリア NVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSD記録エリア記録エリア記録エリア記録エリア

raNVMeraNVMeraNVMeraNVMe----IPIPIPIPコアによるコマンド並列実行イメージコアによるコマンド並列実行イメージコアによるコマンド並列実行イメージコアによるコマンド並列実行イメージ

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長

1.1.1.1. 高性能：ハイ･パフォーマンスかつコンパクト高性能：ハイ･パフォーマンスかつコンパクト高性能：ハイ･パフォーマンスかつコンパクト高性能：ハイ･パフォーマンスかつコンパクト

– Write=Write=Write=Write=2145214521452145MB/sMB/sMB/sMB/s、、、、Read=Read=Read=Read=3347334733473347MB/sMB/sMB/sMB/s (Arria10SoC(Arria10SoC(Arria10SoC(Arria10SoC実測値実測値実測値実測値32GByte32GByte32GByte32GByteののののR/WR/WR/WR/W))))

– PCIePCIePCIePCIe GEN3GEN3GEN3GEN3対応対応対応対応 (Arria10 SX/GX(Arria10 SX/GX(Arria10 SX/GX(Arria10 SX/GXででででののののGEN3GEN3GEN3GEN3実機動作検証済み実機動作検証済み実機動作検証済み実機動作検証済み))))

– コアサイズ：コアサイズ：コアサイズ：コアサイズ：1820ALM, 3680DFF (Arria10SX1820ALM, 3680DFF (Arria10SX1820ALM, 3680DFF (Arria10SX1820ALM, 3680DFF (Arria10SX版版版版NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIP標準コア標準コア標準コア標準コアの場合の場合の場合の場合))))

2.2.2.2. インターフェイス：接続容易なユーザインターフェイス：接続容易なユーザインターフェイス：接続容易なユーザインターフェイス：接続容易なユーザI/FI/FI/FI/F– ユーザユーザユーザユーザI/FI/FI/FI/F：制御はパラメータ：制御はパラメータ：制御はパラメータ：制御はパラメータ++++要求パルス、データは要求パルス、データは要求パルス、データは要求パルス、データはFIFOFIFOFIFOFIFO接続接続接続接続

– CPUCPUCPUCPUや外部や外部や外部や外部DDRDDRDDRDDR不要不要不要不要（データ・バッファ（データ・バッファ（データ・バッファ（データ・バッファに内部に内部に内部に内部ブロック・ブロック・ブロック・ブロック・メモリ使用メモリ使用メモリ使用メモリ使用))))

3.3.3.3. 多多多多機能：機能：機能：機能：リードリードリードリード////ライトに加えて各カスタムコマンドをサポートライトに加えて各カスタムコマンドをサポートライトに加えて各カスタムコマンドをサポートライトに加えて各カスタムコマンドをサポート– SMART/FLUSH/ShutdownSMART/FLUSH/ShutdownSMART/FLUSH/ShutdownSMART/FLUSH/Shutdownなどカスタム・コマンドを実装などカスタム・コマンドを実装などカスタム・コマンドを実装などカスタム・コマンドを実装

– SSDSSDSSDSSDの大容量化に対応したの大容量化に対応したの大容量化に対応したの大容量化に対応した4K4K4K4Kセクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応

4.4.4.4. 環境：環境：環境：環境：IntelIntelIntelIntel評価ボードでの試作開発環境評価ボードでの試作開発環境評価ボードでの試作開発環境評価ボードでの試作開発環境– 実機動作するリファレンス・デザインをコアに添付実機動作するリファレンス・デザインをコアに添付実機動作するリファレンス・デザインをコアに添付実機動作するリファレンス・デザインをコアに添付

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長11111111：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス：パフォーマンス

• NVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSDへのアクセス制御を完全に自動実行へのアクセス制御を完全に自動実行へのアクセス制御を完全に自動実行へのアクセス制御を完全に自動実行

– R/WR/WR/WR/Wコマンドを最速で実行するステートマシン内蔵コマンドを最速で実行するステートマシン内蔵コマンドを最速で実行するステートマシン内蔵コマンドを最速で実行するステートマシン内蔵

– 完全同期回路により最少のオーバーヘッド完全同期回路により最少のオーバーヘッド完全同期回路により最少のオーバーヘッド完全同期回路により最少のオーバーヘッド

実機パフォーマンス評価結果例実機パフォーマンス評価結果例実機パフォーマンス評価結果例実機パフォーマンス評価結果例 (Arria10SoC)(Arria10SoC)(Arria10SoC)(Arria10SoC) ((((評価評価評価評価SSD: SamsungSSD: SamsungSSD: SamsungSSD: Samsung製製製製 MZ-V6P512B)

ライト実測パフォーマンスライト実測パフォーマンスライト実測パフォーマンスライト実測パフォーマンス: 2145MB/s

リード実測パフォーマンスリード実測パフォーマンスリード実測パフォーマンスリード実測パフォーマンス: 3347MB/s

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長11111111：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト((((((((標準版標準版標準版標準版標準版標準版標準版標準版))))))))

• コア消費リソースを最小化コア消費リソースを最小化コア消費リソースを最小化コア消費リソースを最小化

– NVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSD制御に特化・最適化した制御ロジックを実装制御に特化・最適化した制御ロジックを実装制御に特化・最適化した制御ロジックを実装制御に特化・最適化した制御ロジックを実装

• ブロック・メモリによるデータ・バッファブロック・メモリによるデータ・バッファブロック・メモリによるデータ・バッファブロック・メモリによるデータ・バッファ

– 内部メモリにより最小のオーバーヘッドでアクセス内部メモリにより最小のオーバーヘッドでアクセス内部メモリにより最小のオーバーヘッドでアクセス内部メモリにより最小のオーバーヘッドでアクセス

NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコアコアコアコア((((標準版標準版標準版標準版))))単体の消費リソース単体の消費リソース単体の消費リソース単体の消費リソース

2020/8/27 Design Gateway Page 10

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長11111111：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト：コンパクト((((((((PCIePCIePCIePCIePCIePCIePCIePCIeソフトソフトソフトソフトソフトソフトソフトソフトIPIPIPIPIPIPIPIP内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版内蔵版))))))))

NVMeG3NVMeG3NVMeG3NVMeG3----IPIPIPIPコア単体の消費リソース例コア単体の消費リソース例コア単体の消費リソース例コア単体の消費リソース例

• PCIePCIePCIePCIeソフトソフトソフトソフトIPIPIPIP内蔵版コアの内蔵版コアの内蔵版コアの内蔵版コアの消費リソース消費リソース消費リソース消費リソース

• NVMeG3NVMeG3NVMeG3NVMeG3----IPIPIPIPコアの制約事項コアの制約事項コアの制約事項コアの制約事項////注意点注意点注意点注意点– PCIePCIePCIePCIe Gen3Gen3Gen3Gen3専用専用専用専用, , , , その他の速度その他の速度その他の速度その他の速度(Gen1/2(Gen1/2(Gen1/2(Gen1/2等等等等))))は非対応は非対応は非対応は非対応

– 4444----LaneLaneLaneLane専用専用専用専用, , , , その他のその他のその他のその他のLaneLaneLaneLane数数数数(1/2/8/16)(1/2/8/16)(1/2/8/16)(1/2/8/16)には非対応には非対応には非対応には非対応

((((カスタマイズで対応可能な場合があるのでご相談くださいカスタマイズで対応可能な場合があるのでご相談くださいカスタマイズで対応可能な場合があるのでご相談くださいカスタマイズで対応可能な場合があるのでご相談ください))))

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長22222222：コマンド：コマンド：コマンド：コマンド：コマンド：コマンド：コマンド：コマンドI/FI/FI/FI/FI/FI/FI/FI/F• 接続容易なインターフェイス接続容易なインターフェイス接続容易なインターフェイス接続容易なインターフェイス

– コマンド種類コマンド種類コマンド種類コマンド種類////アドレスアドレスアドレスアドレス////転送長をセット転送長をセット転送長をセット転送長をセット

– UserReqUserReqUserReqUserReqパルスでコマンド実行開始パルスでコマンド実行開始パルスでコマンド実行開始パルスでコマンド実行開始

• SSDSSDSSDSSDへのアクセス制御は全てコアが実行へのアクセス制御は全てコアが実行へのアクセス制御は全てコアが実行へのアクセス制御は全てコアが実行– ユーザ回路はユーザ回路はユーザ回路はユーザ回路はUserBusyUserBusyUserBusyUserBusyをモニタするだけ！をモニタするだけ！をモニタするだけ！をモニタするだけ！

コマンドコマンドコマンドコマンド/アドレスアドレスアドレスアドレス/転送長を転送長を転送長を転送長をセットしセットしセットしセットしUserReqで命令発行で命令発行で命令発行で命令発行

UserBusy=‘1’以降はで次以降はで次以降はで次以降はで次

のパラメータを準備できるのパラメータを準備できるのパラメータを準備できるのパラメータを準備できる

コアは命令を受けるとコアは命令を受けるとコアは命令を受けるとコアは命令を受けるとUserBusy=‘1’で実行開始で実行開始で実行開始で実行開始

コマンド完了でコマンド完了でコマンド完了でコマンド完了でUserBusy=‘0’

コマンドコマンドコマンドコマンドI/Fのタイムチャートのタイムチャートのタイムチャートのタイムチャートコマンドコマンドコマンドコマンド基本基本基本基本I/Fの信号線の信号線の信号線の信号線

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長22222222：データ：データ：データ：データ：データ：データ：データ：データI/FI/FI/FI/FI/FI/FI/FI/F

• ユーザ回路ユーザ回路ユーザ回路ユーザ回路I/FI/FI/FI/Fはリードはリードはリードはリード////ライト別のライト別のライト別のライト別の128bit128bit128bit128bit幅幅幅幅FIFOFIFOFIFOFIFO

– FIFOFIFOFIFOFIFOはユーザが使い慣れたはユーザが使い慣れたはユーザが使い慣れたはユーザが使い慣れたIntelIntelIntelIntel標準ライブラリの汎用標準ライブラリの汎用標準ライブラリの汎用標準ライブラリの汎用FIFOFIFOFIFOFIFO

– IPIPIPIPコア内コア内コア内コア内データ・バッファデータ・バッファデータ・バッファデータ・バッファにににに256KByte256KByte256KByte256KByteののののブロックメモリを使用ブロックメモリを使用ブロックメモリを使用ブロックメモリを使用

NVMe-IPコアのデータ・パスコアのデータ・パスコアのデータ・パスコアのデータ・パス

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長の特長33333333：：：：：：：：多多多多多多多多機能機能機能機能機能機能機能機能

SMARTコマンドの実行結果例コマンドの実行結果例コマンドの実行結果例コマンドの実行結果例

• SSDSSDSSDSSDの状態を取得するの状態を取得するの状態を取得するの状態を取得するSMARTSMARTSMARTSMARTコマンドに対応コマンドに対応コマンドに対応コマンドに対応– SSDSSDSSDSSD内部温度や総書込み数などで内部温度や総書込み数などで内部温度や総書込み数などで内部温度や総書込み数などでSSDSSDSSDSSDの健康状態をモニタリングの健康状態をモニタリングの健康状態をモニタリングの健康状態をモニタリング

• FLUSHFLUSHFLUSHFLUSHコマンドでキャッシュを任意のタイミングでフラッシュコマンドでキャッシュを任意のタイミングでフラッシュコマンドでキャッシュを任意のタイミングでフラッシュコマンドでキャッシュを任意のタイミングでフラッシュ– パフォーマンス維持と書込みデータ退避のトレードオフをユーザが制御可パフォーマンス維持と書込みデータ退避のトレードオフをユーザが制御可パフォーマンス維持と書込みデータ退避のトレードオフをユーザが制御可パフォーマンス維持と書込みデータ退避のトレードオフをユーザが制御可

• ShutdownShutdownShutdownShutdownコマンドをコアが実行コマンドをコアが実行コマンドをコアが実行コマンドをコアが実行– 電源停止時の処理プロセスをユーザ指示でコアが実行電源停止時の処理プロセスをユーザ指示でコアが実行電源停止時の処理プロセスをユーザ指示でコアが実行電源停止時の処理プロセスをユーザ指示でコアが実行

• 4K4K4K4Kセクタも対応済みセクタも対応済みセクタも対応済みセクタも対応済み– 今後の今後の今後の今後のSSDSSDSSDSSD大容量化に先駆けて大容量化に先駆けて大容量化に先駆けて大容量化に先駆けて4K4K4K4Kセクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応セクタ・フォーマットに対応

– 従来の従来の従来の従来の512512512512バイト・セクタとバイト・セクタとバイト・セクタとバイト・セクタと4K4K4K4KセクタのセクタのセクタのセクタのSSDSSDSSDSSDフォーマットをコアが自動判別フォーマットをコアが自動判別フォーマットをコアが自動判別フォーマットをコアが自動判別

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境の特長４：評価環境

• IntelIntelIntelIntel各種各種各種各種FPGAFPGAFPGAFPGA評価ボードで実機動作評価ボードで実機動作評価ボードで実機動作評価ボードで実機動作

• 無償の評価用無償の評価用無償の評価用無償の評価用SOFSOFSOFSOFファイルファイルファイルファイルありありありあり

NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコア実機評価環境コア実機評価環境コア実機評価環境コア実機評価環境Intel評価ボード評価ボード評価ボード評価ボード

アダプタ基板アダプタ基板アダプタ基板アダプタ基板(別売品別売品別売品別売品)

AB16-PCIeXOVR

評価対象評価対象評価対象評価対象PCIe SSD

(M.2ﾀｲﾌﾟﾀｲﾌﾟﾀｲﾌﾟﾀｲﾌﾟSSD+

PCIe変換ｱﾀﾞﾌﾟﾀ変換ｱﾀﾞﾌﾟﾀ変換ｱﾀﾞﾌﾟﾀ変換ｱﾀﾞﾌﾟﾀ)

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４： 開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール#1#1#1#1#1#1#1#1

• 評価用評価用評価用評価用PCIePCIePCIePCIeアダプタ（型番：アダプタ（型番：アダプタ（型番：アダプタ（型番：AB16AB16AB16AB16----PCIeXOVR)PCIeXOVR)PCIeXOVR)PCIeXOVR)– 部品面部品面部品面部品面PCIePCIePCIePCIeソケットとソケットとソケットとソケットとFPGAFPGAFPGAFPGA評価ボードの評価ボードの評価ボードの評価ボードのPCIePCIePCIePCIeを接続を接続を接続を接続

– 半田面半田面半田面半田面PCIePCIePCIePCIeソケットにソケットにソケットにソケットにNVMeNVMeNVMeNVMe SSDSSDSSDSSDを装着を装着を装着を装着

– NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPを実装したを実装したを実装したを実装したFPGAFPGAFPGAFPGAからアダプタ経由でからアダプタ経由でからアダプタ経由でからアダプタ経由でSSDSSDSSDSSDへへへへR/WR/WR/WR/Wアクセスアクセスアクセスアクセス

電源供給コネクタ電源供給コネクタ電源供給コネクタ電源供給コネクタ

FPGA評価ボードの評価ボードの評価ボードの評価ボードのPCIeと接続と接続と接続と接続 NVMe SSDと接続と接続と接続と接続

アダプタ部品面アダプタ部品面アダプタ部品面アダプタ部品面 アダプタ半田面アダプタ半田面アダプタ半田面アダプタ半田面

ﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄSW

ｸﾛｯｸ･ｼﾞｪﾈﾚｰﾀｸﾛｯｸ･ｼﾞｪﾈﾚｰﾀｸﾛｯｸ･ｼﾞｪﾈﾚｰﾀｸﾛｯｸ･ｼﾞｪﾈﾚｰﾀ

評価用評価用評価用評価用PCIePCIePCIePCIeアダプタ：アダプタ：アダプタ：アダプタ：AB16AB16AB16AB16----PCIeXOVRPCIeXOVRPCIeXOVRPCIeXOVR

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４： 開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール開発支援ツール#2#2#2#2#2#2#2#2

• 評価用評価用評価用評価用FMCFMCFMCFMCアダプタ（型番：アダプタ（型番：アダプタ（型番：アダプタ（型番：AB17AB17AB17AB17----M2FMC)M2FMC)M2FMC)M2FMC)– 部品面に部品面に部品面に部品面に2222スロット分のスロット分のスロット分のスロット分のM.2M.2M.2M.2ソケットを実装ソケットを実装ソケットを実装ソケットを実装

– 半田面半田面半田面半田面ににににFPGAFPGAFPGAFPGA拡張拡張拡張拡張I/FI/FI/FI/F接続用接続用接続用接続用FMC HPCFMC HPCFMC HPCFMC HPCコネクタを実装コネクタを実装コネクタを実装コネクタを実装

– ハイパワー対応電源ハイパワー対応電源ハイパワー対応電源ハイパワー対応電源(SSD1(SSD1(SSD1(SSD1個当り個当り個当り個当り3.3V3.3V3.3V3.3V電源最大電源最大電源最大電源最大5A5A5A5A供給可能供給可能供給可能供給可能))))搭載搭載搭載搭載

補助用電源供給コネクタ補助用電源供給コネクタ補助用電源供給コネクタ補助用電源供給コネクタ

FPGA評価ボード評価ボード評価ボード評価ボードのののの拡張拡張拡張拡張I/Fと接続すと接続すと接続すと接続す

るるるるFMCコネクタコネクタコネクタコネクタ

最大最大最大最大2枚の枚の枚の枚のM.2

SSDを装着可能を装着可能を装着可能を装着可能

アダプタ部品面アダプタ部品面アダプタ部品面アダプタ部品面

アダプタ半田面アダプタ半田面アダプタ半田面アダプタ半田面

ﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄﾘｾｯﾄSW

強制冷却ファン用強制冷却ファン用強制冷却ファン用強制冷却ファン用電源電源電源電源(12V)コネクタコネクタコネクタコネクタ

評価用評価用評価用評価用FMCFMCFMCFMCアダプタ：アダプタ：アダプタ：アダプタ：AB17AB17AB17AB17----M2FMCM2FMCM2FMCM2FMC

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NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPの特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４：の特長４： リファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザインリファレンス・デザイン

大きな後戻りがなく確実で短期間での製品開発が可能大きな後戻りがなく確実で短期間での製品開発が可能大きな後戻りがなく確実で短期間での製品開発が可能大きな後戻りがなく確実で短期間での製品開発が可能!!!!

• 評価用ビットファイルの評価用ビットファイルの評価用ビットファイルの評価用ビットファイルのQuartus/QsysQuartus/QsysQuartus/QsysQuartus/Qsysプロジェクトプロジェクトプロジェクトプロジェクト

• IPIPIPIPコア以外の全ソースコードコア以外の全ソースコードコア以外の全ソースコードコア以外の全ソースコード((((ファーム含むファーム含むファーム含むファーム含む))))を提供を提供を提供を提供

• ユーザ製品の開発期間短縮に貢献ユーザ製品の開発期間短縮に貢献ユーザ製品の開発期間短縮に貢献ユーザ製品の開発期間短縮に貢献

– まず最初に元のリファレンスで実機動作を確認まず最初に元のリファレンスで実機動作を確認まず最初に元のリファレンスで実機動作を確認まず最初に元のリファレンスで実機動作を確認

– そこからユーザ製品に向け少しずつ編集そこからユーザ製品に向け少しずつ編集そこからユーザ製品に向け少しずつ編集そこからユーザ製品に向け少しずつ編集

– 編集ごとに実機動作を編集ごとに実機動作を編集ごとに実機動作を編集ごとに実機動作をStep by StepStep by StepStep by StepStep by Stepで確認で確認で確認で確認

2020/8/27 Design Gateway Page 18

オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：exFATexFATexFATexFATexFATexFATexFATexFAT--------IPIPIPIPIPIPIPIPコア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介

• NVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコアのオプション製品コアのオプション製品コアのオプション製品コアのオプション製品– exFATexFATexFATexFATファイル・システムでのデータ書込みに対応ファイル・システムでのデータ書込みに対応ファイル・システムでのデータ書込みに対応ファイル・システムでのデータ書込みに対応

• 記録データをそのまま記録データをそのまま記録データをそのまま記録データをそのままPCPCPCPCからからからからリード・リード・リード・リード・アクセスアクセスアクセスアクセス

– PCPCPCPCへドライブを再接続へドライブを再接続へドライブを再接続へドライブを再接続するとするとするとすると記録データが直接記録データが直接記録データが直接記録データが直接リードリードリードリード可能可能可能可能

ドライブを装置ドライブを装置ドライブを装置ドライブを装置から外しから外しから外しから外しPCPCPCPCへへへへ

再接続再接続再接続再接続

データをファイルデータをファイルデータをファイルデータをファイルシステムでシステムでシステムでシステムで記録記録記録記録

PCPCPCPCから収録データから収録データから収録データから収録データをファをファをファをファイルで直接リード可能イルで直接リード可能イルで直接リード可能イルで直接リード可能

記録データは記録データは記録データは記録データはPCPCPCPCからファイルからファイルからファイルからファイルでリード・でリード・でリード・でリード・アクセス可能アクセス可能アクセス可能アクセス可能

2020/8/27 Design Gateway Page 19

オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：exFATexFATexFATexFATexFATexFATexFATexFAT--------IPIPIPIPIPIPIPIPコア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介 ((((((((続き続き続き続き続き続き続き続き1)1)1)1)1)1)1)1)

• 実装機能概略実装機能概略実装機能概略実装機能概略

– フォーマットフォーマットフォーマットフォーマット////ファイル・データ書込みをファイル・データ書込みをファイル・データ書込みをファイル・データ書込みをIPIPIPIPコアが純ロジックで実行コアが純ロジックで実行コアが純ロジックで実行コアが純ロジックで実行

– ファイル名はファイル名はファイル名はファイル名はIPIPIPIPコアが自動生成コアが自動生成コアが自動生成コアが自動生成

– ファイル・データはユーザ回路からファイル・データはユーザ回路からファイル・データはユーザ回路からファイル・データはユーザ回路からFIFOFIFOFIFOFIFO経由で直接書き込み経由で直接書き込み経由で直接書き込み経由で直接書き込み

• 制約制約制約制約

– ドライブのフォーマットはドライブのフォーマットはドライブのフォーマットはドライブのフォーマットはIPIPIPIPコアで実行コアで実行コアで実行コアで実行(PC(PC(PC(PCでのフォーマット不可でのフォーマット不可でのフォーマット不可でのフォーマット不可))))

– ドライブにはドライブにはドライブにはドライブにはIPIPIPIPコアが生成したもの以外のファイル書込み不可コアが生成したもの以外のファイル書込み不可コアが生成したもの以外のファイル書込み不可コアが生成したもの以外のファイル書込み不可

– ファイル・サイズは固定ファイル・サイズは固定ファイル・サイズは固定ファイル・サイズは固定((((フォーマット時に選択フォーマット時に選択フォーマット時に選択フォーマット時に選択))))で変更不可で変更不可で変更不可で変更不可

2020/8/27 Design Gateway Page 20

オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：オプション製品：exFATexFATexFATexFATexFATexFATexFATexFAT--------IPIPIPIPIPIPIPIPコア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介コア紹介 ((((((((続き続き続き続き続き続き続き続き2)2)2)2)2)2)2)2)

• 実機動作するリファレンス・デザインを用意実機動作するリファレンス・デザインを用意実機動作するリファレンス・デザインを用意実機動作するリファレンス・デザインを用意

– テスト・ファイル作成メニューをシリアル経由で実行テスト・ファイル作成メニューをシリアル経由で実行テスト・ファイル作成メニューをシリアル経由で実行テスト・ファイル作成メニューをシリアル経由で実行

– 操作後操作後操作後操作後PCPCPCPCののののPCIePCIePCIePCIeに繋ぎ換えてに繋ぎ換えてに繋ぎ換えてに繋ぎ換えてファイルのリードファイルのリードファイルのリードファイルのリード互換性を確認互換性を確認互換性を確認互換性を確認

FPGAFPGAFPGAFPGA側で作成したファイルを側で作成したファイルを側で作成したファイルを側で作成したファイルをPCPCPCPCに繋ぎかえてリード操作を確認に繋ぎかえてリード操作を確認に繋ぎかえてリード操作を確認に繋ぎかえてリード操作を確認

2020/8/27 Design Gateway Page 21

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPアプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例11111111

• 超高速小型超高速小型超高速小型超高速小型FPGAFPGAFPGAFPGAデータ収録システムデータ収録システムデータ収録システムデータ収録システム

– 最新最新最新最新FPGA+M.2FPGA+M.2FPGA+M.2FPGA+M.2タイプタイプタイプタイプSSDSSDSSDSSD

Design Gateway Page 21

484484484484ピンピンピンピンUBGAUBGAUBGAUBGAパッケージのパッケージのパッケージのパッケージのFPGAFPGAFPGAFPGAととととM.2M.2M.2M.2タイプタイプタイプタイプSSDSSDSSDSSDによる実装専有エリア例による実装専有エリア例による実装専有エリア例による実装専有エリア例 ((((単位：単位：単位：単位：mm)mm)mm)mm)

FPGA内に内に内に内にNVMe-IPとととと

データ収録用ユーザ回路データ収録用ユーザ回路データ収録用ユーザ回路データ収録用ユーザ回路

収録データを収録データを収録データを収録データをM.2

タイプタイプタイプタイプSSDに記録に記録に記録に記録

参考：一円玉参考：一円玉参考：一円玉参考：一円玉(直径直径直径直径20mm)

2020/8/27 Design Gateway Page 22

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPアプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例22222222

• 収録収録収録収録解析解析解析解析システムシステムシステムシステム

– SoCSoCSoCSoCデバイスにデバイスにデバイスにデバイスにLinuxLinuxLinuxLinuxとユーザ解析アプリを実装とユーザ解析アプリを実装とユーザ解析アプリを実装とユーザ解析アプリを実装

– データ収録はデータ収録はデータ収録はデータ収録はNVMeNVMeNVMeNVMe----IPIPIPIPコアでコアでコアでコアでSSDSSDSSDSSDへ高速書込みへ高速書込みへ高速書込みへ高速書込み

– 専用ドライバで専用ドライバで専用ドライバで専用ドライバでSSDSSDSSDSSDデータを読み出し、アプリで解析データを読み出し、アプリで解析データを読み出し、アプリで解析データを読み出し、アプリで解析

Design Gateway Page 22

LinuxLinuxLinuxLinux収録解析システム収録解析システム収録解析システム収録解析システム ((((専用ドライバおよび参照デザインの提供可専用ドライバおよび参照デザインの提供可専用ドライバおよび参照デザインの提供可専用ドライバおよび参照デザインの提供可))))

専用デバイス専用デバイス専用デバイス専用デバイス・ドライバ・ドライバ・ドライバ・ドライバ

Intel 製製製製SoCデバイスデバイスデバイスデバイス

①①①①NVMe-IPにより高速書き込みにより高速書き込みにより高速書き込みにより高速書き込み

②専用ドライバ経由で読み出し②専用ドライバ経由で読み出し②専用ドライバ経由で読み出し②専用ドライバ経由で読み出し

③③③③Linux上のユーザ・アプリで解析上のユーザ・アプリで解析上のユーザ・アプリで解析上のユーザ・アプリで解析

NVMe SSD

ユーザ・アプリユーザ・アプリユーザ・アプリユーザ・アプリ

④解析済みデータを外部へ転送④解析済みデータを外部へ転送④解析済みデータを外部へ転送④解析済みデータを外部へ転送

2020/8/27 Design Gateway Page 23

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPアプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例33333333

• 超高速データ・レコーダ超高速データ・レコーダ超高速データ・レコーダ超高速データ・レコーダ

– 複数複数複数複数SSDSSDSSDSSDによるによるによるによるRAID0RAID0RAID0RAID0構成で書込み速度を倍増構成で書込み速度を倍増構成で書込み速度を倍増構成で書込み速度を倍増

– SSD2SSD2SSD2SSD2台台台台 RAIDRAIDRAIDRAIDの実機動作リファレンス・デザイン提供の実機動作リファレンス・デザイン提供の実機動作リファレンス・デザイン提供の実機動作リファレンス・デザイン提供

Design Gateway Page 23

4GByte/sec4GByte/sec4GByte/sec4GByte/secの収録レートを実現するの収録レートを実現するの収録レートを実現するの収録レートを実現するNVMeNVMeNVMeNVMe RAIDRAIDRAIDRAIDシステムシステムシステムシステム

Intel FPGA

1台台台台2GByte/sec->2台で台で台で台で4GByte/sec2個の個の個の個のNVMe-IPでででで2chののののRAID0を構築を構築を構築を構築4GB/sの書込み速度が必要の書込み速度が必要の書込み速度が必要の書込み速度が必要

2020/8/27 Design Gateway Page 24

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIPアプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例アプリケーション例44444444

• 超多チャネル超多チャネル超多チャネル超多チャネルSSDSSDSSDSSDアレイアレイアレイアレイ (NVMeG3(NVMeG3(NVMeG3(NVMeG3----IPIPIPIPコア使用コア使用コア使用コア使用))))

NVMeG3NVMeG3NVMeG3NVMeG3----IPIPIPIPコアによるコアによるコアによるコアによる24242424個の個の個の個のM.2 SSDM.2 SSDM.2 SSDM.2 SSDアレイ・システムアレイ・システムアレイ・システムアレイ・システム

Xcvr96Xcvr96Xcvr96Xcvr96個入り個入り個入り個入りGX900 (UF45Pkg)GX900 (UF45Pkg)GX900 (UF45Pkg)GX900 (UF45Pkg)の場合の場合の場合の場合24242424個の個の個の個のSSDSSDSSDSSD接続が可能接続が可能接続が可能接続が可能

User

Logic

・・・

・・・

・・・

NVMe SSD x 24

FPGA (Arria10GX900 UF45Pkg)

NVMeG3-IP#1Xcvr#1-4

(4lane)

トランシーバ数のトランシーバ数のトランシーバ数のトランシーバ数の1/41/41/41/4個までの個までの個までの個までのNVMeNVMeNVMeNVMeチャネルが実装できるチャネルが実装できるチャネルが実装できるチャネルが実装できる

NVMeG3-IP#2Xcvr#5-8

(4lane)

NVMeG3-IP#24Xcvr#93-

96 (4lane)

2020/8/27 Design Gateway Page 25

NVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMeNVMe--------IPIPIPIPIPIPIPIP紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ紹介：問い合わせ

• ホームページに詳細な技術資料を用意ホームページに詳細な技術資料を用意ホームページに詳細な技術資料を用意ホームページに詳細な技術資料を用意

– https://dgway.com/NVMehttps://dgway.com/NVMehttps://dgway.com/NVMehttps://dgway.com/NVMe----IP_A.htmlIP_A.htmlIP_A.htmlIP_A.html

• 問い合わせ問い合わせ問い合わせ問い合わせ

– 株式会社株式会社株式会社株式会社Design GatewayDesign GatewayDesign GatewayDesign Gateway

– EEEE----mail : mail : mail : mail : info@dgway.cominfo@dgway.cominfo@dgway.cominfo@dgway.com

– FAX : 050FAX : 050FAX : 050FAX : 050----3588358835883588----7915791579157915

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改版履歴改版履歴改版履歴改版履歴改版履歴改版履歴改版履歴改版履歴

Rev. 日時 履歴0.1J 2016/8/4 暫定版(Ver0.1J)作成1.0J 2016/8/10 消費リソース情報を追加した初期版作成1.1J 2016/8/24 外付けDDR4はx16bit@2400MbpsのDDR4なら1chipで対応できる修正1.2J 2016/12/21 データ・バッファを内部ブロック・メモリとし外部DDRを不要とするコア改良1.3J 2017/5/23 Avalon-PCIeブリッジを内製化しパフォーマンスを改良1.4J 2017/6/7 データ･バッファ・サイズを256KByteに固定

1.41J 2017/6/12 誤字を修正1.5J 2017/11/1 Linuxドライバ・アプリおよび2ch RAID0リファレンス・デザインを追加1.6J 2018/7/18 4Kセクタ対応/SMARTｺﾏﾝﾄﾞ/FLUSHｺﾏﾝﾄﾞ/Shutdown機能を追加1.7J 2019/1/9 オプション製品のFAT32-IP/exFAT-IP(開発中)紹介を追加2.0J 2020/5/3 PCIeソフトIP内蔵版のNVMe-IPコア拡張製品リリース2.1J 2020/8/27 ランダムアクセス対応のraNVMe-IPコアを新規ラインナップとして追加