eMMC存儲系統(tǒng)的閃存轉(zhuǎn)換層研究與設(shè)計.pdf

1、嵌入式多媒體卡(eMMC)的出現(xiàn)，替代了傳統(tǒng)手機內(nèi)部可拔插的內(nèi)存卡，擴展了內(nèi)存空間，精簡了手機等電子設(shè)備內(nèi)部電路的設(shè)計。eMMC通常由三部分組成:接口控制器、閃存轉(zhuǎn)換層(FTL)、NAND閃存陣列。
　　FTL是存儲設(shè)備的核心，影響存儲設(shè)備的讀寫性能和存儲設(shè)備的壽命。在設(shè)計FTL算法時需要綜合考慮NAND閃存的異地更新特性和eMMC協(xié)議。FTL算法以映射粒度的不同分為三種映射方法:頁映射、塊映射和混合映射。頁映射邏輯簡單，在邏輯頁

2、和物理頁之間直接建立映射關(guān)系，高效靈活，但是頁映射需要大量的SRAM存儲空間。塊映射建立在塊之間的映射，映射粒度大，占用SRAM空間小，但塊映射會帶來頻繁的垃圾回收，影響系統(tǒng)的整體性能?；旌嫌成浼骖欗撚成浜蛪K映射的優(yōu)點，既保證更新數(shù)據(jù)的靈活性，又減小SRAM占用空間。上述三種映射方法對垃圾回收的性能是一個考驗，都需要較高的垃圾回收頻率。為減少垃圾回收頻率和映射表占用的內(nèi)存空間，提出了基于需要的一種三級映射管理的閃存轉(zhuǎn)換層(TFTL)。映

3、射表保存在NAND閃存塊中，減輕了SRAM的壓力，采用頁置換法把需求的映射表搬移到SRAM中。
　　本文深入分析了DFTL算法的實現(xiàn)機制，提出基于需要的三級映射管理的閃存轉(zhuǎn)換層(TFTL)算法。指出了其所存在的NAND閃存磨損均衡的不均衡性。TFTL算法改進磨損均衡算法，不需區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)塊和轉(zhuǎn)換塊來解決NAND閃存磨損均衡的問題:應(yīng)用FlashSim仿真和測試TFTL的準(zhǔn)確性和復(fù)雜度。FlashSim內(nèi)部集成的FTL算法可以作為評估本

4、文算法的依據(jù)。在仿真測試中，選擇系統(tǒng)響應(yīng)時間、系統(tǒng)響應(yīng)時間的標(biāo)準(zhǔn)差、功耗、磨損均衡和擦除次數(shù)作為主要性能指標(biāo)。
　　TFTL算法均衡考慮NAND閃存擦寫壽命的限制，把所有的NAND閃存存放在閃存列表中，每次TFTL分配閃存塊時，從閃存列表中選擇最年輕的使用，均衡NAND閃存的壽命。TFTL算法與Page mapping FTL、FAST、DFTL的對比分析可知，NAND閃存塊擦除次數(shù)均衡性較好，系統(tǒng)響應(yīng)時間和系統(tǒng)響應(yīng)時間的標(biāo)準(zhǔn)差與