NANDFlash壞塊管理算法研究與實現(xiàn).pdf

1、自當(dāng)今社會進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)時代以來，對大容量存儲技術(shù)提出了巨大需求。NAND Flash特別是一個存儲單元存儲2位數(shù)據(jù)的MLC NAND Flash，由于其具有功耗小、大容量、體積小、隨機(jī)讀寫性能好、高性價比等優(yōu)點得到了極大應(yīng)用。但因為NAND Flash塊擦除、頁讀寫操作邏輯造成的和當(dāng)前文件系統(tǒng)不匹配、存儲數(shù)據(jù)錯誤率高和有壞塊的問題，使得當(dāng)前對扇區(qū)自由訪存的磁盤管理方法不再適用，就需要采用專門的NAND Flash管理算法實施管理。

2、
　　壞塊管理問題就是必須要解決的內(nèi)容之一。本文在廣泛研究了NAND Flash常用壞塊管理方法（Bad Block Management，BBM）的基礎(chǔ)上，提出了一種新型壞塊管理方案。該方案在塊替換策略上使用壞塊保留區(qū)替換策略；在壞塊信息存儲方式上使用了壞塊位標(biāo)記表和塊保留映射表相結(jié)合的方式；在管理流程上應(yīng)用了靜態(tài)壞塊和動態(tài)壞塊分開管理的方式。在硬件適應(yīng)層，用靜態(tài)壞塊管理模塊實現(xiàn)靜態(tài)壞塊的管理，設(shè)計了靜態(tài)壞塊管理總體框架，包括壞

3、塊管理初始化、壞塊管理信息表、壞塊管理控制器、滯后回寫等模塊，用FPGA邏輯時序的方式保證了在實現(xiàn)完整壞塊管理功能的同時，與上層地址映射層（Flash Translation Layer，F(xiàn)TL）算法透明適配；在FTL層，設(shè)計并實現(xiàn)了頁粒度管理策略（Page Granularity Management Strategy，PGMS）對動態(tài)壞塊進(jìn)行管理，將原有粗粒度的壞塊管理方式轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)粒度頁的管理模式，充分考慮塊內(nèi)頁抵抗錯誤率增長存在的

4、巨大差異，以充分挖掘塊內(nèi)所有頁的壽命潛能。
　　本文在自行研制的基于Zynq的NAND Flash軟硬件協(xié)同驗證平臺上對本文所研究的壞塊管理算法進(jìn)行了實現(xiàn)。其中在Zynq的PL部分（Programmable Logic，PL）實現(xiàn)了硬件適應(yīng)層的靜態(tài)壞塊管理模塊，經(jīng)實驗表明該模塊具有實現(xiàn)可靠、管理效率高、容量損耗?。? KB壞塊信息表能夠管理16G容量）的優(yōu)點。在Zynq的PS部分（Processing System，PS）實現(xiàn)了嵌