閃存控制器的性能優(yōu)化和可靠性研究.pdf

1、在過去的十年間，閃存固態(tài)盤因其輕便小巧、讀寫速度快、抗震性強(qiáng)、無噪音、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)、個(gè)人移動設(shè)備、服務(wù)器、超級計(jì)算機(jī)、企業(yè)級數(shù)據(jù)庫等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。而閃存控制器是閃存固態(tài)盤中最重要的部件之一，專門用于控制對閃存芯片的各種操作，并對上層邏輯隱藏閃存操作的復(fù)雜過程，一般位于閃存轉(zhuǎn)換層和閃存芯片之間，對閃存固態(tài)盤的整體性能具有至關(guān)重要的影響，因此也往往被各大固態(tài)盤廠商視為核心技術(shù)。
　　但是，目前固態(tài)盤中的閃存控制器都

2、存在著性能和可靠性方面的不足：異步數(shù)據(jù)傳輸模式限制了總線帶寬、基于閃存存儲陣列的存儲系統(tǒng)內(nèi)部的并行性沒有得到充分挖掘、可擴(kuò)展性不夠理想、閃存擦寫次數(shù)增多后冷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)滯留出錯(cuò)明顯。
　　本文主要針對目前閃存控制器存在的上述問題展開研究。在性能方面，提出了三種策略來提高閃存控制器的數(shù)據(jù)讀寫吞吐量：1)用ONFI標(biāo)準(zhǔn)的源同步接口取代傳統(tǒng)的異步接口；2）在原有的指令集的基礎(chǔ)上提出一種專門用于提高垃圾回收效率的搬移指令；3)提出一種動態(tài)調(diào)

3、度策略來充分挖掘通道內(nèi)基片級的并行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：針對不同通道數(shù)和基片數(shù)組合的閃存存儲陣列，本文所設(shè)計(jì)的閃存控制器的性能比傳統(tǒng)異步控制器的性能提高4.6到9.4倍。此外，還具有較好的擴(kuò)展性，能夠擴(kuò)展成任意個(gè)通道，每個(gè)通道內(nèi)最多可達(dá)32個(gè)基片的存儲結(jié)構(gòu)仍保持較高的性能增長率。
　　在可靠性方面，本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用的 BCH型 ECC模塊來糾正閃存中出現(xiàn)的隨機(jī)錯(cuò)誤，該ECC模塊的參數(shù)可以根據(jù)需要進(jìn)行配置。從仿真的結(jié)果表明，ECC模塊