嵌入式快速存储模块的研究与实现

发布时间：2017-08-30 23:23

  本文关键词：嵌入式快速存储模块的研究与实现

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【摘要】：随着通信技术的飞速发展,工业信息化领域对数据存储容量和读写速度要求越来越高,基于NAND Flash的嵌入式快速存储系统由于具有读写速度快、非易失性、抗震性、功耗低等特征,相比较于传统的机械磁盘,在军事领域及其他恶劣环境的应用中显示出巨大优势,受到了国内外学者和工业人士的广泛关注和研究,但之前关于快速存储系统的设计中,等效单芯片的NAND Flash芯片实现的最高数据吞吐率仅为32MT/s,远小于其理论能实现的最高吞吐率333MT/s,如何充分发挥多路高速接口总线的并行访问优势,提高闪存的实际访问带宽,降低I/O访问延迟,是嵌入式快速存储系统研究中需要重点考虑的问题。针对当前闪存系统存在的问题,从四个方面开展研究:采用一种具备更短数据传输路径的系统架构,以实现更低访问延迟;针对多路SRIO接口总线传输数据存在的不同步问题,提出一种新的数据分配方法;采用同步模式的多级流水线技术,实现相对于异步模式编程速率的倍增;提出一种新的寻址映射机制,解决并行技术引入的同位置坏块问题。在以上研究思想上设计了以嵌入式微处理器为主控核心的快速存储模块,实现了高速数据流的实时记录、回放、导入、导出和简单文件管理功能。在软件上以嵌入式微处理器作为主控制器,并设计了NAND Flash控制器和SRIO控制器。基于ONFI3.0标准的源同步Flash控制器集成了ECC校验功能,可实现复位、编程、读数据及擦除等操作。SRIO控制器在SRIO集成端点硬核的基础上实现了与外部设备之间数据传输。实验结果表明,课题所提出的研究方法对提升存储系统的读写速度,改善存储容量降低的问题具有可行性,设计的嵌入式快速存储系统能正常稳定的工作,达到了预期的性能指标,具有较好的实用性。
【关键词】：快速存储 闪存系统 同步模式 Flash控制器
【学位授予单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 存储介质发展趋势11-12
• 1.2.2 国外研究现状12
• 1.2.3 国内研究现状12-13
• 1.3 论文主要研究内容13-14
• 1.4 论文组织结构14-15
• 第2章 快速存储技术研究15-28
• 2.1 闪存存储系统架构论证15-17
• 2.1.1 固态盘技术15-16
• 2.1.2 优化的闪存存储系统16-17
• 2.2 多路SRIO总线的数据传输17-19
• 2.2.1 基于SRIO的并行结构17-19
• 2.2.2 任务分配方法19
• 2.3 同步接口下的多级流水19-24
• 2.3.1 流水线操作20-21
• 2.3.2 三种接口模式21-22
• 2.3.3 同步接口设计22-24
• 2.4 并行技术下的坏块策略24-27
• 2.4.1 坏块识别25
• 2.4.2 坏块替换和并行坏块编码25-26
• 2.4.3 坏块策略优化设计26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 存储系统设计28-45
• 3.1 嵌入式系统搭建28-31
• 3.1.1 设计需求分析28
• 3.1.2 系统总体架构论证28-31
• 3.2 主控模块设计31-42
• 3.2.1 嵌入式微处理器的应用32-33
• 3.2.2 SRIO接口控制器设计33-35
• 3.2.3 Flash阵列控制器设计35-42
• 3.3 Flash阵列结构设计42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第4章 系统实现和功能验证45-55
• 4.1 芯片选型45-47
• 4.1.1 存储介质选型45-46
• 4.1.2 主控芯片选型46-47
• 4.2 系统功能验证47-54
• 4.2.1 异步复位48
• 4.2.2 异步转同步48-49
• 4.2.3 同步读模式49-50
• 4.2.4 同步擦除50
• 4.2.5 同步页编程50-53
• 4.2.6 同步读页53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 总结与展望55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果59-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 贾源泉;肖侬;赖明澈;欧洋;;基于NAND FLASH的多路并行存储系统中坏块策略的研究[J];计算机研究与发展;2012年S1期

2 李宾;马晓川;鄢社锋;杨力;;基于VPX标准的RapidIO交换和Flash存储模块设计[J];声学技术;2011年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 雷磊;NAND型FLASH海量存储系统的设计与实现[D];北京理工大学;2008年

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本文编号：762092