eMMC存储系统的闪存转换层研究与设计

发布时间：2017-11-05 20:28

  本文关键词：eMMC存储系统的闪存转换层研究与设计

  更多相关文章： NAND闪存 闪存转换层 地址映射 垃圾回收 磨损均衡

【摘要】：嵌入式多媒体卡(eMMC)的出现,替代了传统手机内部可拔插的内存卡,扩展了内存空间,精简了手机等电子设备内部电路的设计。eMMC通常由三部分组成：接口控制器、闪存转换层(FTL)、NAND闪存阵列。FTL是存储设备的核心,影响存储设备的读写性能和存储设备的寿命。在设计FTL算法时需要综合考虑NAND闪存的异地更新特性和eMMC协议。FTL算法以映射粒度的不同分为三种映射方法：页映射、块映射和混合映射。页映射逻辑简单,在逻辑页和物理页之间直接建立映射关系,高效灵活,但是页映射需要大量的SRAM存储空间。块映射建立在块之间的映射,映射粒度大,占用SRAM空间小,但块映射会带来频繁的垃圾回收,影响系统的整体性能。混合映射兼顾页映射和块映射的优点,既保证更新数据的灵活性,又减小(?)SRAM占用空间。上述三种映射方法对垃圾回收的性能是一个考验,都需要较高的垃圾回收频率。为减少垃圾回收频率和映射表占用的内存空间,提出了基于需要的一种三级映射管理的闪存转换层(TFTL)。映射表保存在NAND闪存块中,减轻了SRAM的压力,采用页置换法把需求的映射表搬移到SRAM中。本文深入分析了DFTL算法的实现机制,提出基于需要的三级映射管理的闪存转换层(TFTL)算法。指出了其所存在的NAND闪存磨损均衡的不均衡性。TFTL算法改进磨损均衡算法,不需区分数据块和转换块来解决NAND闪存磨损均衡的问题；应用FlashSim仿真和测试TFTL的准确性和复杂度。FlashSim内部集成的FTL算法可以作为评估本文算法的依据。在仿真测试中,选择系统响应时间、系统响应时间的标准差、功耗、磨损均衡和擦除次数作为主要性能指标。TFTL算法均衡考虑NAND闪存擦写寿命的限制,把所有的NAND闪存存放在闪存列表中,每次TFTL分配闪存块时,从闪存列表中选择最年轻的使用,均衡NAND闪存的寿命。TFTL算法与Page mapping FTL、FAST、DFTL的对比分析可知,NAND闪存块擦除次数均衡性较好,系统响应时间和系统响应时间的标准差与Page mapping FTL等算法差异小。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333

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本文编号：1145779