嵌入式闪存存储管理系统设计
发布时间：2022-01-19 06:03
闪存存储器凭借其非易失性、高性能、低功耗等优点,已成为各种嵌入式设备的重要数据存储介质。闪存存储器先擦后写的特性和擦除寿命的限制,导致嵌入式设备无法直接使用传统的文件系统对其进行管理,而必须借助闪存存储管理系统。目前对闪存转换层的研究主要集中在延长寿命和提高性能上,并没有考虑嵌入式系统硬件资源较少的情况。为了减少闪存转换层的资源占用,延长闪存设备的使用寿命,本文深入研究了闪存转换层的地址映射和垃圾回收的问题,设计了一种基于混合映射算法的热度关联转换层（HAST）。主要工作包括下几个方面:（1）设计了一种基于循环队列的冷热块识别算法,算法使用循环队列的方式对逻辑块的访问频率进行统计,为每个逻辑块计算一个热度值,通过将热度值与系统中设置的阈值进行比较识别冷热逻辑块。（2）基于混合地址映射的特性设计了一种日志块共享策略,将逻辑冷块的日志块共享给其他数据块,从而提高物理块的利用率。而逻辑热块独享日志块,减少了不必要的合并操作,提高闪存的读写效率。（3）在垃圾回收算法上考虑了数据块和日志块的关联性和逻辑块的热度值,减少了全合并次数提高了垃圾回收的效率,进而提高了读写性能。（4）在FlashSim...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
更新后循环队列状态
嵌入式闪存存储管理系统设计第四章 闪存存储管理系统软件仿真4.1 Flashsim 仿真平台搭建Flashsim 是一款开源的 NAND Flash 仿真平台，它由 C++语言编写，是一款事件驱动且模块化的模拟器，内置了多种 FTL 策略，能够提供响应时间、功耗等多种统计信息[48]。为了能真实模拟各种硬件环境，Flashsim 用 C++语言将各个硬件模块封装成相应的类，FTL 对各个硬件的访问就是对相应类的访问。主要模拟的硬件层包括：SSD、RAM、Controller、Bus、Channel、Package、Die、Plane、Block 和 Page。Flashsim 模拟硬件结构如图 4-1 所示：
硕士学位论文NAND Flash 上的读写效果。为了保证 Flashsim 能够正确使用 trace 文件，trace文件中必须包括以下数据：请求时间、设备号、请求扇区号、请求长度、读写类型。Flashsim 运行在 32 位 linux 环境下，需要使用 gcc-2.9.5 进行编译。为了保证操作系统对 gcc 编译软件的支持，本实验选择 Ubuntu10.04 作为操作系统，并利用 Disksim3.0 软件搭建 Flashsim 仿真平台。在 Ubuntu10.04 系统下除了要安装 gcc-2.9.5 以外，还需要安装 bison 和 flex组件对相关命令进行支持。环境搭建好后，在 DiskSim3.0 源码上安装 FlashSim补丁后既可编译运行。安装成功如图 4-2 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的NAND闪存控制器的设计与验证[J]. 王柯,姜一扬,张黄鹏,姜丹丹. 计算机应用. 2018(S2)
[2]基于多阈值的闪存磨损均衡算法[J]. 拓晶,唐磊. 微电子学与计算机. 2018(01)
[3]极小嵌入式系统中闪存转换层的设计与实现[J]. 任小平,万瑞罡,罗正华,黄建刚. 成都大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]基于逻辑区间热度的NAND闪存垃圾回收算法[J]. 雷兵兵,严华. 计算机应用. 2017(04)
[5]Yaffs2文件系统中NAND Flash块选择策略的改进[J]. 杨智,严华. 四川大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]基于逻辑页冷热分离的NAND闪存磨损均衡算法[J]. 王晋阳,严华. 计算机应用. 2016(05)
[7]嵌入式Linux中Yaffs文件系统的构建与优化[J]. 汪祖民,张红梅. 火力与指挥控制. 2015(03)
[8]一种混合映射闪存转换层的设计与实现[J]. 郁志平,刘伟,彭虎,张耀辉. 计算机工程. 2014(02)
[9]大容量NAND Flash文件系统转换层优化设计[J]. 张辉,晏益慧,罗宇. 计算机工程与科学. 2011(04)
[10]一种NAND型三维多层1TXR阻变存储器设计[J]. 张佶,金钢,吴雨欣,林殷茵. 半导体技术. 2010(09)
博士论文
[1]面向嵌入式应用的闪存存储管理系统设计与实现技术研究[D]. 张琦.南京大学 2016
硕士论文
[1]NAND Flash存储管理的设计与实现[D]. 张小萌.广东工业大学 2014
[2]基于GSM的嵌入式物流监控系统的设计与实现[D]. 张阳.江南大学 2008
本文编号：3596339
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
更新后循环队列状态
嵌入式闪存存储管理系统设计第四章 闪存存储管理系统软件仿真4.1 Flashsim 仿真平台搭建Flashsim 是一款开源的 NAND Flash 仿真平台，它由 C++语言编写，是一款事件驱动且模块化的模拟器，内置了多种 FTL 策略，能够提供响应时间、功耗等多种统计信息[48]。为了能真实模拟各种硬件环境，Flashsim 用 C++语言将各个硬件模块封装成相应的类，FTL 对各个硬件的访问就是对相应类的访问。主要模拟的硬件层包括：SSD、RAM、Controller、Bus、Channel、Package、Die、Plane、Block 和 Page。Flashsim 模拟硬件结构如图 4-1 所示：
硕士学位论文NAND Flash 上的读写效果。为了保证 Flashsim 能够正确使用 trace 文件，trace文件中必须包括以下数据：请求时间、设备号、请求扇区号、请求长度、读写类型。Flashsim 运行在 32 位 linux 环境下，需要使用 gcc-2.9.5 进行编译。为了保证操作系统对 gcc 编译软件的支持，本实验选择 Ubuntu10.04 作为操作系统，并利用 Disksim3.0 软件搭建 Flashsim 仿真平台。在 Ubuntu10.04 系统下除了要安装 gcc-2.9.5 以外，还需要安装 bison 和 flex组件对相关命令进行支持。环境搭建好后，在 DiskSim3.0 源码上安装 FlashSim补丁后既可编译运行。安装成功如图 4-2 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FPGA的NAND闪存控制器的设计与验证[J]. 王柯,姜一扬,张黄鹏,姜丹丹. 计算机应用. 2018(S2)
[2]基于多阈值的闪存磨损均衡算法[J]. 拓晶,唐磊. 微电子学与计算机. 2018(01)
[3]极小嵌入式系统中闪存转换层的设计与实现[J]. 任小平,万瑞罡,罗正华,黄建刚. 成都大学学报(自然科学版). 2017(02)
[4]基于逻辑区间热度的NAND闪存垃圾回收算法[J]. 雷兵兵,严华. 计算机应用. 2017(04)
[5]Yaffs2文件系统中NAND Flash块选择策略的改进[J]. 杨智,严华. 四川大学学报(自然科学版). 2016(06)
[6]基于逻辑页冷热分离的NAND闪存磨损均衡算法[J]. 王晋阳,严华. 计算机应用. 2016(05)
[7]嵌入式Linux中Yaffs文件系统的构建与优化[J]. 汪祖民,张红梅. 火力与指挥控制. 2015(03)
[8]一种混合映射闪存转换层的设计与实现[J]. 郁志平,刘伟,彭虎,张耀辉. 计算机工程. 2014(02)
[9]大容量NAND Flash文件系统转换层优化设计[J]. 张辉,晏益慧,罗宇. 计算机工程与科学. 2011(04)
[10]一种NAND型三维多层1TXR阻变存储器设计[J]. 张佶,金钢,吴雨欣,林殷茵. 半导体技术. 2010(09)
博士论文
[1]面向嵌入式应用的闪存存储管理系统设计与实现技术研究[D]. 张琦.南京大学 2016
硕士论文
[1]NAND Flash存储管理的设计与实现[D]. 张小萌.广东工业大学 2014
[2]基于GSM的嵌入式物流监控系统的设计与实现[D]. 张阳.江南大学 2008
本文编号：3596339
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