[发明专利]一种高速数据加密NVMe-SATA转换器电路

说明书

本发明公开了一种高速数据加密NVMe‑SATA转换器电路，其中，主机通过NVMe控制器进行初始化配置，密钥注入单元将初始密钥注入系统总控制器进行密钥的分发，NVMe控制器分别将接受的命令与数据通过系统总控制器发送至片内缓存与SATA控制器中，加解密引擎控制器根据系统总控制器配置的命令参数从片内缓存中搬运数据至高速缓存寄存器中去，以及从高速缓存寄存器读取数据，写入至片内缓存中，高速缓存寄存器将数据整理为相应的数据格式写入至加解密计算单元进行加解密处理过程，将结果写回高速缓存寄存器，经SATA控制器写入至固态盘中或将解密的数据经NVMe控制器输出；系统总线控制器查询加解密引擎的状态使能信号，获取每个加解密引擎的状态，并调用闲置的加解密引擎进行加解密运算。

技术领域

本发明涉及一种高速数据加密NVMe-SATA转换器电路，特别是一种高速数据加密NVMe-SATA转换器电路芯片的架构。

背景技术

在传统的机械硬盘时代，主机使用SATA传输协议与AHCI用户协议对硬盘进行读写操作。在固态硬盘时代，SATA传输协议的传输速率及AHCI用户协议支持的队列数、队列深度已经不能满足实际需求。为解决这一问题，非易失性内存主机控制器接口协议(Non-Volatile Memory express)应运而生，解决了非易失性存储器的存储性能问题。

NVMe协议利用充分利用了PCIe传输协议通道低延迟及并行性的特性，支持数量巨大的队列数量及队列深度，极大地提升了固态硬盘的读写性能，降低由AHCI接口带来的高延时，彻底解放SATA时代固态盘的极致性能。

然而，在NVMe协议传输过程中直接添加加密单元对传输的数据进行加密，并非是一个良好的解决方案。利用软件控制NVMe协议格式的数据进行加密，不仅控制流程复杂，而且资源消耗高、传输速率低。因此，有必要采用基于硬件控制的加密处理方法，能够快速处理大量的固态盘读写数据，保证固态盘数据的安全性与可靠性。

NVMe协议格式数据转换据的过程中，使用硬件逻辑控制进行命令的解析、数据的传输、数据通路的选择、数据的加密处理以及数据写入过程，提高了数据传顺处理的效率，保证了固态盘中数据的安全性与可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速数据加密NVMe-SATA转换器电路用于解决上述现有技术的问题。

本发明一种高速数据加密NVMe-SATA转换器电路，其中，包括：NVMe控制器、系统总控制器、片内缓存、SATA控制器、加解密引擎以及密钥注入单元；加解密引擎包括：加解密引擎控制器、加解密计算单元以及高速缓存寄存器；主机通过NVMe控制器进行初始化配置，密钥注入单元将初始密钥注入系统总控制器进行密钥的分发，NVMe控制器分别将接受的命令与数据通过系统总控制器发送至片内缓存与SATA控制器中，加解密引擎控制器根据系统总控制器配置的命令参数从片内缓存中搬运数据至高速缓存寄存器中去，以及从高速缓存寄存器读取数据，写入至片内缓存中，高速缓存寄存器将数据整理为相应的数据格式写入至加解密计算单元进行加解密处理过程，将结果写回高速缓存寄存器，经SATA控制器写入至固态盘中或将解密的数据经NVMe控制器输出；系统总线控制器查询加解密引擎的状态使能信号，获取每个加解密引擎的状态，并调用闲置的加解密引擎进行加解密运算。

根据本发明的高速数据加密NVMe-SATA转换器电路的一实施例，其中，NVMe控制器与系统总控制器双向连接，密钥注入单元与系统总控制器单向连接，系统总控制器与片内缓存双向连接，系统总控制器与加解密引擎双向连接，系统总控制器与SATA控制器单向连接，片内缓存与加解密引擎双向连接，片内缓存与SATA控制器双向连接，加解密引擎控制器与高速缓存寄存器双向连接，加解密引擎控制器与加解密计算单元双向连接，加解密计算单元与高速缓存寄存器双向互联。

根据本发明的高速数据加密NVMe-SATA转换器电路的一实施例，其中，系统总线控制器能够将NVMe控制器传输的读写数据写入片内缓存的特定地址，NVMe控制器传输的读写数据按照片内缓存的特定地址进行读写操作。