外部总线接口与CPLD

　　优点

　　本方案只需要控制信号和主处理器的部分寻址信号与CPLD连接，来产生硬盘驱动器所需的接口信号。当系统中存在其他设备共享数据总线时，还需要额外的分离逻辑部件将总线与系统的其他部分分离开来。从硬件角度来讲，这个方案非常简单、直接而且提供了应用所需的存储。然而，系统设计是需要考虑数据吞吐量的可能瓶颈和对主处理器的影响。若要设计一个性价比高和有竞争力的解决方案，需要满足以下两条件中至少一个：硬盘读写的数据中不包括极大数量的数据文件或丰富的多媒体内容；性能和数据吞吐量不是系统的关键性要求。

　　缺点

　　当处理器负责产生和控制ATA时序的时候，它将浪费额外的周期来处理时序和数据移动。系统中，性能瓶颈的多少取决于是否存在DMA控制器，以及主处理器在外部总线接口和主内存之间的数据传输效率。如果再加上微处理器在每次数据读写中对来自硬盘驱动器的IO-RDY信号反应的等待时间，将形成一个很严重的性能瓶颈。由于本方案直接与每个驱动器相关的任务挂钩，因此对CPU占用率产生了很大的影响。主CPU的绝大多数时间将被用来为硬盘服务，而不是执行与应用相关的任务。实际应用中，数据传输的最大速率请参见表1。

　　外部总线接口和QuickLogic IDE控制器

　　优点

　　本方案通过在硬件中增加一个外部IDE控制器，来加速硬盘驱动器数据传输和读写控制，从而降低了流程中主处理器的负载。在本方案中，只有主处理器的本地存储器总线连接到IDE桥接设备。外部IDE控制器拥有一片用于数据双向传输缓冲的容量为512字节的嵌入式内存。缓冲内存使得主处理器实现了直接在512字节扇区内执行读写操作而不必等待中断或外部连接IDE设备的准备。在等待中断信号或者IDE控制器发送的512字节扇区数据准备完毕信号的同时，主处理器可以不间断地运行其他任务。

　　在数据扇区准备好后，再调用中断机制，这使得系统可以实现比轮流检测机制更好的性能。与中断机制不同，轮流检测在增加了软件投入的同时也降低了系统的性能。

　　如果在CPU中，存在供外部设备使用的DMA控制器，通过对主内存数据扇区的DMA操作，可以进一步提升系统性能。由于硬盘消耗大量的静态电流，因此微瓦FPGA能够关闭硬盘的电源来降低不读取数据时硬盘的功耗。同样的机理也被iPOD所采用。使用微瓦FPGA来控制硬盘功耗的主要优点是，可以在数据传输完成以后，切断电流关闭硬盘来节省功耗。理论上，它还可以被用来在上电的同时，启动硬盘驱动器和初始化寄存器。在该流程完成后，它将发送一个中断信号到CPU，以减少处理器在处理断电和上电任务的负载。由于不需要CPU参与这个过程，从而在更高程度上实现了无缝连接。

　　使用QuickLogic超低功耗IDE控制器设备作为低功耗嵌入式处理器的配套芯片，大大提高了整体的系统吞吐量、降低了硬盘驱动器相关任务的CPU占用率、通过降低硬盘驱动器的工作时间来降低系统功耗。相对基于SRAM和Flash技术，QuickLogic低功耗Vialink互联技术大大降低了功耗。采用SRAM和Flash技术方案的设计将消耗几百mA的电流。对简单CPLD方案而言，只需要增加少量成本，采用低功耗IDE桥控制器就可以实现提升高能效系统性能，最终改善终端用户的使用效果。采用专用的QuickLogic IDE与SDRAM控制：通过对主存储器的直接存取，采用外部硬件中专用的QuickLogic IDE与SDRAM控制器来加速硬盘驱动器的读写速率。

　　缺点

　　本硬件方案既简单又直接，但设计师需要考虑与主微处理器架构和等待时间相关的数据吞吐量的潜在瓶颈。因此必须认真考虑平台的系统性能。例如，在便携式媒体处理器中，有可能存在图像处理器共享同一个总线。因此，如果希望得到更高的性能，可以考虑采用Quick Logic IDE与SDRAM控制器设计方案。