基于NAND Flash的多路并行存儲(chǔ)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量和速度需求越來(lái)越高。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用的機(jī)械硬盤由于其較大的I/O訪問(wèn)延遲、功耗高、抗震性差等問(wèn)題成為限制存儲(chǔ)系統(tǒng)性能的瓶頸，已經(jīng)逐漸不能滿足未來(lái)應(yīng)用的需求?；贜AND Flash的固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)由于具有讀寫速度快、非易失性、抗震性、功耗低等優(yōu)勢(shì)，經(jīng)逐步發(fā)展和多次技術(shù)變革，逐漸顯露出其巨大的優(yōu)勢(shì)，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工業(yè)界人士的普遍重視，未來(lái)或?qū)⑻娲鷤鹘y(tǒng)硬盤。但如何充分提高閃存的實(shí)際訪問(wèn)帶寬，降低

2、I/O訪問(wèn)延遲，并且發(fā)揮多路閃存并行訪問(wèn)優(yōu)勢(shì)，是固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。
　　 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于NAND Flash的多路并行固態(tài)存儲(chǔ)系統(tǒng)。整體設(shè)計(jì)以FPGA為開發(fā)平臺(tái)，采用SOPC技術(shù)，在FPGA內(nèi)搭建多通道固態(tài)存儲(chǔ)控制器架構(gòu)，通過(guò)外接多片Intel公司的大容量NAND Flash芯片，構(gòu)建了多路并行存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高速SATA接口連接到主機(jī)，內(nèi)置多個(gè)獨(dú)立工作的NANDFlash控制器，采用并行總線拓

3、寬技術(shù)，大大提高了NAND Flash的訪問(wèn)帶寬。在多通道并行存儲(chǔ)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文對(duì)多通道架構(gòu)下的FTL進(jìn)行了研究。首先，針對(duì)通道架構(gòu)的特點(diǎn)，提出了一種基于超級(jí)塊和μ樹的混合地址映射策略，該策略一方面使FTL能充分利用多通道架構(gòu)中的多種并行性，另外一方面有效的減少了地址映射占用的內(nèi)存。其次，結(jié)合新型NAND Flash在數(shù)據(jù)搬運(yùn)方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)傳統(tǒng)的基于貪婪算法的垃圾回收機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化，提出了一種新的垃圾回收塊權(quán)值定義，有效的縮短了垃圾