基于页合并更新的NAND Flash垃圾回收算法研究

发布时间：2019-07-16 16:19

【摘要】：NAND Flash存储器具有非易失性、读写速度块、功耗低、体积小、抗震动等优点，在消费电子以及军工产品中得到广泛应用。NAND Flash存储采用页、块的结构，最小写入单位为页，最小擦除单位为块。块在写入数据前需要先进行耗时、耗能的擦除操作。NAND Flash的存储器为了提高写入性能，往往采用“异地更新”的方式，但该方式会在块中产生大量的无效数据。垃圾回收算法的作用就是对含有大量无效数据的块进行回收，保持存储器中有足够的空白块用来写入数据。 本文结合NAND Flash单页容量增大、块擦除次数减少的发展趋势，综合分析现有的各种垃圾回收算法，提出了一种基于页合并更新的NAND Flash垃圾回收算法，主要内容包括以下方面： （1）介绍了NAND Flash存储器的关键技术，分析了垃圾回收与写入放大、损耗均衡、预留空间、闪存转换层等算法之间的关系。 （2）设计了以空白块页数比例作为垃圾回收启动条件的机制，，同时考虑系统的负载程度，在保证写入性能的情况下有效减少了过度垃圾回收。 （3）提出了根据数据相似性进行页合并更新的垃圾回收算法，同时为降低算法代价，构造了预回收块机制，只对预回收块中页的更新数据进行相似度计算和合并操作。在实现算法的基础上进行了仿真分析，算法减少了块的擦除次数，提高了块损耗均衡度。 最后在基于FPGA的NAND Flash存储器上进行的算法验证。测试结果表明页合并更新算法以消耗一定的RAM为代价，在提升写入性能、降低有效数据页的迁移个数、减少块的擦除次数、提高块的损耗均衡度方面都有较好的收益。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP333

【参考文献】

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本文编号：2515152