固态硬盘的存储管理策略与实现技术

发布时间：2020-05-03 16:13

【摘要】： 由于采用闪存芯片作为存储介质,固态硬盘继承了NAND Flash闪存存储器独特的硬件特性。闪存芯片读/写(编程)操作以页为基本单位,擦除以块为基本单位,通常块由若干页组成,按页写入时,必须先擦除再写入,还有对同一数据块的擦除次数是有限的,超出规定的擦除次数某些块就会提前损坏。Flash存储器的这些硬件特性严重影响了固态硬盘的写入速度、寿命和可靠性等主要性能。 固态硬盘的闪存损耗均衡一直是固态硬盘研究的热点问题。根据闪存的块擦除方式确定了闪存损耗均衡的性能指标,在此基础上从动态损耗均衡策略和静态损耗均衡策略两方面对闪存损耗均衡进行了系统分析和设计。给出的固态硬盘闪存损耗均衡策略兼顾动态损耗均衡和静态损耗均衡,采用最小擦除次数块分配策略、垃圾回收策略及静态损耗均衡策略使闪存所有物理块的擦除次数趋向一致。 另外,针对闪存的存储特性实现了固态硬盘的存储管理层。固态硬盘的存储管理层可以向上层系统屏蔽闪存的内部特性,实现损耗均衡策略以及标准块设备的访问接口。在分析固态硬盘存储管理层体系结构的基础上,从地址映射机制、坏块管理与数据存储安全、快速启动与掉电恢复等多方面对固态硬盘的存储管理层实现技术进行了论述。 仿真实验结果表明,该策略能够使闪存中的全部块擦除次数均匀化,进而显著提高固态硬盘的使用寿命。
【图文】：

2.2.2 Flash 存储结构与 I/O 接口本节以三星公司的 K9LBG08U0M 芯片为例，详细介绍此典型 Flash 芯片的存储结构与 I/O 接口等特性。K9LBG08U0M 闪存芯片的存储容量是 32G-bit 即 4GB，此外还拥有 1G-bit 的备用空间。NAND Flash 的特殊存储单元结构使得此芯片拥有极大的存储容量以及可以接受的价格，因而非常适用于固态存储领域和其他手持设备应用。

图 2.4 闪存芯片存储结构图[24]表 2.3 K9LBG08U0M 芯片引脚说明引脚名称 引脚说明I/O0~I/O7 数据输入、输出。此针脚用于输入命令、地址和数据，在读操作时输出数据。CLE 命令锁存使能ALE 地址锁存使能C E————片选信号此引脚是芯片选择控制端，当设备忙时，将忽略此信号RE————读使能此引脚用于在数据驱动至 I/O 总线时控制连续数据输出WE————写使能此引脚用于控制数据写入 I/O 端口，命令、地址、数据在它的上升沿被加载WP————写保护此引脚用于防止在电源转换时，无意的编程或擦除操作R/ B——准备/忙输出此引脚表明设备状态，，当它为低电平时，表示编程、擦除、随机读正在进行中Vcc 电源针脚Vss 地线
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP333.35

【引证文献】

相关硕士学位论文 前3条

1 张伟;综合参数记录器中关键技术的研究[D];中北大学;2012年

2 柳睿;基于Nand Flash的图像声纳数据采集存储系统设计[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 李颢;移动存储介质控制管理系统[D];西安电子科技大学;2011年

本文编号：2647785