固态硬盘的研究与应用

发布时间：2020-05-22 20:59

【摘要】： 固态硬盘(Solid State Disk或Solid State Drive),也称作电子硬盘或者固态电子盘,是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同,在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。由于固态硬盘没有普通硬盘的旋转介质,因而抗震性极佳。其芯片的工作温度范围很宽(-40~85摄氏度)。目前广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。目前由于成本较高,正在逐渐普及到DIY市场。文中对如何设计、实现SSD进行了分析,对SSD的整体框架、Flash管理模块、初始化模块、Cache管理模块做了详细分析。 SSD硬件主要由五个部分组成:接口芯片、FPGA、CPU、SDRAM、FLASH。SSD软件大致分为这样几个模块:接口模块、Cache管理模块、异常处理模块、Flash管理模块、初始化模块、重建模块、掉电模块、交换块管理模块、损耗均衡模块等。初始化模块为系统运行提供全局参数,准备必备的数据,所有需要保存的数据都是存放在Flash中,系统运行时从Flash中读入,初始化模块是对系统运行时初始化,运行时初始化在系统运行开始时将Flash中的参数信息读出,组织内存中的数据。要了解运行时初始化,首先需要了解出厂信息分布,全局参数在Flash中的分布情况及存放具体的位置,以及各个参数存放的详细说明。 Cache管理模块的主要功能是采用速度快的SDRAM来管理Flash阵列中的数据,提高SSD响应主机命令的速度,实现数据的快速读写操作,以及维护Cache中的数据与Flash阵列中的数据的一致性等。CACHE节点有三种状态:读、写与FLUSH。硬件结构由ATA接口,控制器与Flash芯片阵列组成。ATA接口负责数据,命令的收发,协议的转换,其管理模块处理来自主机的ATA命令,解析并对相关寄存器赋值,供CPU处理器解读。控制器以数据控制器为中心,连接各个模块。CPU解读ATA协议后调用相关的管理模块进行数据处理。最后,本文对固态硬盘的测试项目进行了分析,说明了固态硬盘的测试环境和工具,并从性能测试和可靠性测试方面对SSD进行了全面的测试,能有效指导固态硬盘测试工作的开展。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP333.35

【引证文献】