固态驱动器的模拟及性能优化技术研究

发布时间：2023-04-10 23:25

　　数据是信息化社会的中心,随着数据的爆炸式增长,传统存储设备在应用中逐渐暴露出很多缺陷:外围存储设备不能保证主机对数据的需求,大量的机械部件的使用提升了存储子系统的功耗也导致系统的稳定和可靠性下降。因此基于Flash技术的固态驱动器技术逐渐成为外围存储设备研究的焦点,固态驱动器的读写性能相对磁盘具有一定的优势;而且由于固态驱动器没有机械设备,且其驱动电压较低,可以降低功耗并提高了固态驱动器的抗震性和可靠性。 固态驱动器存在读写不对称的问题,虽然固态驱动器的读性能优势明显,但是由于Flash本身的特点,其写性能并不具备太大的优势,而且由于Flash的“区块擦除”特性,在进行写入时必须要执行擦除操作又进一步导致其写性能的下降。另外Flash存储器由于写入次数的增加会存在磨损的问题,随着磨损的积累,会导致存储单元的性能下降甚至失效。 论文针对固态驱动器的缺点,在固态驱动器及其实现关键技术进行分析研究的基础上,对固态驱动器结构及闪存转换层技术进行了深入分析和研究,主要工作包括: 当前对固态驱动器的研究主要集中于闪存转换层的研究,但是由于对闪存转换层的研究缺乏统一的平台和性能评估模型,导致对闪存转...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 名词和术语解释
    1.3 NAND Flash 技术和固态驱动器
        1.3.1 NAND Flash 技术概述
        1.3.2 NAND Flash 的应用现状
        1.3.3 固态驱动器
        1.3.4 闪存转换层
    1.4 本文的工作及论文的结构
        1.4.1 本文的工作
        1.4.2 论文的结构
第二章 闪存转换层及存储模型
    2.1 引言
    2.2 闪存转换层
        2.2.1 闪存转换层概述
        2.2.2 闪存转换层的功能
        2.2.3 闪存转换层的基本结构
    2.3 Flash 存储模型
        2.3.1 常见的存储模型
        2.3.2 EWOM 存储模型
    2.4 小结
第三章 固态驱动器模拟器的设计与实现
    3.1 引言
    3.2 模拟器的结构模型
        3.2.1 基本结构模型
        3.2.2 固态驱动器存储结构模型
    3.3 固态驱动器模拟器结构
        3.3.1 Trace 驱动的模拟器
        3.3.2 模拟器总体结构
    3.4 模拟器设计及实现
        3.4.1 Flash 模块设计
        3.4.2 控制器模块和闪存转换层模块设计
        3.4.3 模拟器时钟推进方式设计
        3.4.4 外围支持部件的设计
        3.4.5 模拟器实现使用的软件
        3.4.6 模拟器工作过程
    3.5 小结
第四章 NFTL算法改进技术研究
    4.1 引言
    4.2 NFTL 算法分析
        4.2.1 地址映射机制
        4.2.2 垃圾回收机制
        4.2.3 磨损均衡机制
    4.3 NFTL 的缺陷
        4.3.1 固态驱动器的特点
        4.3.2 垃圾回收机制分析
        4.3.3 NFTL 算法本身的缺陷
    4.4 NFTL 算法改进
        4.4.1 设置当前读写单元指针
        4.4.2 有效位图和反向映射表
        4.4.3 对垃圾回收的优化
    4.5 小结
第五章 性能评价及分析
    5.1 性能评价方案设计
        5.1.1 测试方案设计
        5.1.2 实验环境的建立和配置
    5.2 模拟结果
    5.3 小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果



本文编号：3788920