随着信息时代的高速发展,数据传输带宽和存储容量日益增长。为适应对大量的高速数据分析处理需要,必须要对高速数据流存储关键技术进行研究。本文以高速数据流存储为前提,重点研究了40Gbps高速数据流存储关键技术指标,完成40Gbps高速数据流存储硬件电路和数字逻辑系统的设计与实现,为高速数据流存储提供硬件平台和数字实现方案。论文主要内容分为三部分:第一,完成高速数据流存储硬件电路设计与实现。首先,对高速数据流存储的研究现状和应用场景进行分析,对硬件电路结构和性能提出对应的指标要求。然后根据硬件电路的性能需求划分多个电路单元进行分析,完成单元电路的核心芯片选型和总体结构设计。最后完成各电路单元的电路设计方案,确定总体功耗、时钟网络分配和电路配置方式,并完成电路设计。第二,完成高速数据流存储数字逻辑系统设计与实现。首先,从数据存储速率、格式、缓存区域和控制器四个方面,分析高速数据流存储对数字逻辑系统的需求。然后根据分析结果给出数字逻辑设计的总框图,并详细阐述主要数字逻辑模块的设计方案和实现方法。最后对实现高速数据存储数字逻辑系统所消耗的资源进行分析。第三,完成40Gbps高速数据流存储硬件电路和数字逻辑的功能验证。首先根据设计的硬件电路搭建实验验证平台,并给出针对硬件电路和数字逻辑功能的测试流程。然后对硬件电路进行测试,主要包括电源测试、时钟测试、核心处理芯片功能测试和PCIe链路性能测试。最后对数字逻辑功能进行测试,主要包括对NVMe固态硬盘的读写测试、40Gbps高速数据流存储速率测试和数据校验。通过对测试结果进行分析,验证最终达到本文的设计指标需求。本文设计实现了一种高速数据流存储的硬件电路和数字逻辑系统,能够支持两路PCIe x4上游接口和四个固态硬盘的接口,存储速率不低于40Gbps。满足高带宽、大数据量的数据存储实际应用需求,对高速数据流存储的硬件平台和数字逻辑系统设计有一定参考意义。