高速海量固态硬盘的设计

发布时间：2020-03-19 23:16

【摘要】： 在现在的水声应用领域中,经常需要用到高速大容量的数据存储系统。目前,绝大多数存储系统都采用传统机械硬盘作为存储器,而传统机械硬盘的机械结构正是导致其存在存取数据慢、工作不稳定、功耗大等诸多缺点的最大因素。所以有人提出了固态硬盘的概念。它是一种以半导体芯片作为存储介质的存储器。由于不包含机械部件,它的存取速度较传统机械硬盘有了很大的提高。同时,近几年来半导体器件的高速发展,使得固态硬盘具有了更广泛的应用前景。虽然目前市场上已出现了少数固态硬盘产品,其速度和容量也都比较可观,但对大量数据作长时间连续存储时仍无法做到高速存储。 本设计采用扩展的IDE接口,以并行方式设计FLASH存储阵列,并利用ARM和FPGA进行流水线存储操作,实现了对FLASH芯片阵列的数据高速连续写入,从而提高了硬盘的平均写入速度。同时,本设计还具有良好的灵活性和可扩展性,可适应日益增长的对存储容量的需求。另外,利用IDE及USB接口可以实现硬盘与PC之间的数据传输。 本论文主要研究内容包括:对系统的整体方案进行论证;进行系统的硬件电路设计、PCB板制作加工;系统相关软件的设计及调试。
【图文】：

目前主流的硬盘大多由“温彻斯特”技术发展而来，其结构主要包括:盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份。如图1.1所示，所有的盘片都固定在一个旋转轴上，这个轴即盘片主轴，，所有盘片之间绝对平行，在每个盘片的存储面上都有一个磁头，磁头与盘片之间的间隙比头发丝的直径还小，所有的磁头都连在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动，磁头可沿盘片的半径方向运动，而盘片以每分钟数千转的速度高旋转，这样磁头就能对盘片上的指定位置进行数据的读写操作【‘，【，，‘6〕。图1.1硬盘内部结构图传统硬盘的内部结构大多相同，但不同的硬盘其性能却不尽相同。反映硬盘性能的主要参数包括:1.转速。转速是影响硬盘性能的最重要的因素。硬盘的转速也就是硬盘电机主轴的转速

图1.2采用FLASH芯片为存储介质的固态硬盘内部结构图1.如图1.2所示，基于闪存的固态硬盘采用FLASH芯片作为存储介质，与DRAM固态硬盘相比，它最大的优点就是可以移动，而且数据保护不受电源控制，能适应于各种环境。在基于闪存的固态硬盘中，存储单元又分为两类 :SLC(SingleLayerCell单层单元)和MLC(Multi一 LevelCell多层单元)。SLC的特点是成本高、容量小、速度快，而MLC的特点是容量大成本低，但是速度慢。MLC的每个单元是Zbit的，相对SLC来说整整多了一倍。不
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333

【引证文献】

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3 薛盼盼;空间遥感仪器便携式数据采集试验系统研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2011年

4 刘保府;多通道海量数据记录系统设计[D];哈尔滨工程大学;2012年

5 任敏;用于相控阵多普勒计程仪的换能器研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

本文编号：2590863