Flash阵列存储技术研究

发布时间：2020-07-06 22:25

【摘要】：Flash阵列存储技术作为高速大容量存储领域的最新发展方向,是随着半导体存储器件在固态存储系统设计的成熟应用中发展起来的。相对于传统磁盘设备,它具有极好抗震性、可靠性和耐高温高压等特点,因此具有很强的环境适应能力。近些年来,随着航空航天及军事领域对存储设备要求的提高,基于NAND Flash搭建的Flash阵列系统已成为各类重要项目中的主要数据存储方式之一。本文首先介绍了Flash芯片的选型,并通过对NOR和NAND技术进行详细的分析比较,给出了Flash阵列的总体架构模型。然后,通过对NAND Flash性能的分析,说明了NAND Flash控制核的设计方法,以此为基础,详细阐述了利用FPGA实现对Flash阵列控制的总体设计思路,利用模块化设计思想将FPGA的功能分为数据缓冲、指令译码、状态机以及多路选择四个功能模块,并给出了各部分功能模块的具体实现方法、模块间的连接设计等。通过对Flash芯片中坏块特点的研究,引入了ECC校验以及坏块管理部分,并给出了具体实现方案。随后对提升Flash芯片性能的两种算法进行了介绍,包括均衡损耗算法和垃圾回收算法两部分内容,针对目前文件系统中均衡损耗部分存在的不足,设计出了一种结合两种算法优点的综合算法,并给出了相应实现方案。最后,本文对Flash阵列各部分功能进行了全面的性能仿真;同时对JFFS2以及YAFFS文件系统中均衡损耗部分功能进行测试,对综合算法进行系统的仿真计算,并将得出的结果进行比对实验。实验结果证明:FPGA功能模块部分设计合理、功能齐备,满足Flash阵列系统的时序要求;综合算法设计能够有效改善目前文件系统中Flash芯片损耗不均、垃圾回收效率低的缺点,为Flash芯片可靠性和使用寿命的提升提供了良好的参考。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP333

【引证文献】