一种高效的星载高速固态存储器坏块管理算法

随着卫星技术的发展和功能的多样化,星载固态存储器需要存储的数据量越来越大,存储速率越来越高,在轨寿命越来越长。基于NAND Flash的星载固态存储器的并行存储方案得到广泛应用。但是由于NAND Flash存在初始坏块,且Flash芯片中坏块分布离散性较大。当固态存储器存储速率较高,并行存储的Flash芯片数增多,坏块经叠加映射后,使固态存储器有效容量损失较大。针对高速固态存储器的坏块问题,提出了一种高效的坏块管理算法,通过对坏块进行地址映射和替换,使固态存储器初始有效容量与装机容量的比值在高速并行存储的情况下仍能保持在97%左右,提高了Flash芯片存储容量的利用率,延长了大容量星载高速固态存储器的使用寿命。     

基于缓存机制的NAND FLASH XIP存储系统

NAND闪存存储器已经成为嵌入式系统中非常重要的组成部分,在各种嵌入式产品中有广泛的应用前景,但NAND闪存存储器目前主要用来数据存储,并不能像NOR FLASH一样以XIP(execute-in-place,芯片内执行)方式执行代码.针对目前3G应用通讯的特点,通过引入缓存机制实现了具有XIP功能的NAND FLASH存储系统,这样大降低了系统的成本,最后根据实验得出结果与其它的存储架构作了比较.     

星载同步NAND FLASH存储控制器设计

为满足海量空间科学数据对高速存储的需求,设计一种星载同步NAND FLASH存储控制器.通过对星载存储系统吞吐率影响因素的分析,提出采用具有同步数据接口的NAND FLASH存储器件、在存储阵列之间引入八级流水操作、对NAND FLASH数据总线进行并行扩展的设计方案,对存储控制器的软硬件进行设计.实验结果表明,该设计能够有效提升星载存储系统的吞吐率,设计中的功能模块化及接口标准化有利于系统进一步灵活扩展.     

长寿命星载NAND Flash自适应坏块管理策略

针对长期在轨运行设备的存储可靠性问题,提出了一种自适应坏块管理策略。首先对星载NAND Flash存储系统建立马尔可夫可靠性模型,其次根据使用情况预估设备产生的坏块数量,并设置数据存储空间的大小;然后根据设备实际在轨坏块数量动态调整数据存储空间,在确保一定时间内有稳定的存储空间的基础上保持较高的空间利用率;最后对自适应坏块管理策略进行了仿真分析。结果表明,在某一写入速率下,该自适应坏块管理策略的空间利用率不低于85%。     

嵌入式Linux下NAND存储系统的设计与实现

讨论嵌入式Linux下与NAND闪仔存储设备相关的Linux MTD子系统、NAND驱动，并就与NAND闪存相关的文件系统、内核以及NAND闪存存储没计所关注的问题如坏块处理、从NAND启动、当前2．4和2．6内核中NAND通用驱动所存在的缺陷进行讨论并给出解决方案。以Omap161x H2开发板为例，给出了NAND闪存存储实现实例并指出设计中需要关注的问题。     

基于地址映射的NAND Flash控制器设计

针对嵌入式数据采集系统对NAND Flash进行读写控制时出现的坏块问题和磨损失衡问题,对数据采集系统的工作特点进行分析,借鉴闪存转换层的思想,提出了一种基于地址映射的NAND Flash控制方法,通过建立、维护、查询NAND Flash存储块逻辑地址与物理地址之间的映射关系表,实现NAND Flash的坏块管理和磨损均衡功能,同时介绍了使用地址映射方法的NAND Flash控制器设计过程;仿真测试和实际应用结果表明,基于地址映射方法设计的NAND Flash控制器能够识别、管理出厂坏块和突发坏块,均衡存储块的磨损,提高嵌入式数据采集系统的可靠性;该方法实现过程简单,无需移植文件系统,硬件资源要求低,为嵌入式数据采集系统中NAND Flash的读写控制提供了新的思路。     

基于闪存的图像存储系统设计

针对硬盘存储图像速度慢、可靠性差的弊端,分析了以Flash作为存储介质的可行性,提出了一种基于闪存Flash的存储系统设计方案.利用并行与流水线技术相结合,有效提高了存储容量和操作速度.整个存储系统利用FPGA控制读、写、擦除以及坏块识别的逻辑时序,利用单片机管理无效块,建立有效块表.实现了对高速大容量图像数据的存储操作,满足了实际应用中高速相机的需求.     

基于闪存设备分区的新型虚拟EEPROM设备的设计与研究

针对当前嵌入式系统对于低成本迫切需求,研究并设计了一种基于闪存设备（NAND FLASH）的新型虚拟EEPROM（Virtual EEPROM）设备。该设备被虚拟为操作系统NAND设备分区使用,使用数据备份机制确保数据信息安全性。针对NAND只支持页面单元的编程操作,使用缓冲区日志更新的方法,高效地解决Virtual EEPROM字节编程问题。最后通过设计损益均衡层实现NAND存储块的统一管理,对坏块和寿命问题进行大幅优化。分析结果表明,Virtual EEPROM具备NAND快速编程特性,擦写寿命较EEPROM有很大优势。该设计架构具备很好的系统兼容性,可以扩展移植于多种嵌入式平台。     

基于NAND闪存的固态盘技术研究

基于NAND闪存的固态盘具有非易失、访问速度快、体积小、抗震性好以及功耗低等诸多优点,能较好缓解I/O性能瓶颈问题,已经成为学术界和产业界关注的一个研究热点.对基于NAND闪存固态盘的主要热点问题予以研究,介绍了基于闪存固态盘的技术特性,分析了其内部结构,对其关键实现技术着重进行了研究分析.     

一种混合映射闪存转换层的设计与实现

使用NAND Flash作为存储媒介的存储设备常需要闪存转换层(FTL)对NAND进行管理。页映射是一种常见的映射方式,但需要很大的内存存放页映射表,在嵌入式环境下这一条件往往无法满足。针对该问题,提出一种基于超级块的混合映射FTL,包括坏块管理、地址翻译、垃圾回收、上电恢复,使用的SRAM空间不到128 KB,远小于页映射,同时不需要存储映射表,程序在固态硬盘开发板上成功运行,实现固态硬盘基本读写功能。测试结果表明,该混合映射FTL方案具有较好的顺序读写性能。     

基于NAND FLASH的大容量视频存储系统的设计

针对MPEG4格式压缩的视频数据,给出了采用NAND FLASH为存储介质,以FPGA为存储阵列的控制器,并用DSP作为数据处理的核心单元,来完成大容量视频数据存储的系统设计方法,同时对坏块的检测处理等关键问题提出了解决方案。     

A hybrid flash translation layer design for SLC-MLC flash memory based multibank solid state disk

This paper presents the design of a NAND flash based solid state disk (SSD), which can support various storage access patterns commonly observed in a PC environment. It is based on a hybrid model of high-performance SLC (single-level cell) NAND and low cost MLC (multi-level cell) NAND flash memories. Typically, SLC NAND has a higher transfer rate and greater cell endurance than MLC NAND flash memory. MLC NAND, on the other hand, benefits from lower price and higher capacity. In order to achieve higher performance than traditional SSDs, an interleaving technique that places NAND flash chips in parallel is essential. However, using the traditional FTL (flash translation layer) on an SSD with only MLC NAND chips is inefficient because the size of a logical block becomes large as the mapping address unit grows. In this paper, we proposed a HFTL (hybrid flash translation layer) which makes use of chained-blocks, combining SLC NAND and MLC NAND flash memories in parallel. Experimental results show that for most of the traces studied, the HFTL in an SSD configuration composed of 80% MLC NAND and 20% SLC NAND memories can improve performance compared to other solid state disk configurations, composed of either SLC NAND or MLC NAND flash memory alone.     

一种存储芯片的坏块识别与管理分析

存储芯片是测量仪器的重要组成部分,如果水中兵器装备中选用的存储芯片如NANDFLASH存储芯片因加工工艺而存在坏块,那么坏块就可以导致数据记录的不连续性。本文对NANDFLASH存储芯片的特性进行了分析,定义了坏块类型,提出了一种通过坏块识别处理坏块的方法,可以实现对FLASH的可靠存储,实际工程应用表明具有较高的存储可靠性。     

基于随机游走的大容量固态硬盘磨损均衡算法

基于闪存的大容量固态硬盘(SSD)能够在未来取代磁盘.它有很多优点,包括非易失性、低能耗、抗震性强等.然而,基于NAND闪存的存储块自身存在有限的擦除重写次数的问题一直影响着它的广泛应用.当闪存芯片达到擦除重写的限制次数后,存储块上的数据就会变得不可靠.目前研究者们已经提出了一些磨损均衡算法来解决这个问题.但当固态硬盘的存储容量不断增大后,这些算法需要越来越多的内存容量来保证运行.文中提出一种基于随机游走的磨损均衡算法来应用在大容量的固态硬盘上,该算法能够很大程度地减少内存消耗.实验表明所需内存容量仅为BET算法的15.6%,与此同时磨损均衡的性能并没有降低.     

大容量高速数据存储与地址管理方法

针对单片闪速存储器FLASH容量小、存储速度慢的缺点,提出一种利用FLASH实现大容量高速阵列存储系统的设计方案;根据FLASH存储器芯片结构特性,采用位扩展、并行总线及多通道流水线存储技术提高了存储容量与存储速度,并且实现了对存储阵列的无效块识别与有效块表的建立,在存储过程中各个模块对其有效块地址进行独立管理,保证存储系统的稳定性和高效性;通过试验验证按此方法实现的存储系统存储速度可达到64MB/s,存储容量能达到32GB,用相对小容量、低速的FLASH存储器构建了大容量高速阵列存储系统。     

A high performance NAND array file system based on multiple NAND flash memories

The existing NAND flash memory file systems have not taken into account multiple NAND flash memories for large-capacity storage. In addition, since large-capacity NAND flash memory is much more expensive than the same capacity hard disk drive, it is cost wise infeasible to build large-capacity flash drives. To resolve these problems, this paper suggests a new file system called NAFS for large-capacity storage with multiple small-capacity and low-cost NAND flash memories. It adopts a new cache policy, mount scheme, and garbage collection scheme in order to improve read and write performance, to reduce the mount time, and to improve the wear-leveling effectiveness. Our performance results show that NAFS is more suitable for large-capacity storage than conventional NAND file systems such as YAFFS2 and JFFS2 and a disk-based file system for Linux such as HDD-RAID5-EXT3 in terms of the read and write transfer rate using a double cache policy and the mount time using metadata stored on a separate partition. We also demonstrate that the wear-leveling effectiveness of NAFS can be improved by our adaptive garbage collection scheme.     

基于FPGA的NAND Flash坏块处理方法

针对NAND Flash在存储数据时对可靠性的要求,分析传统坏块管理方式的弊端,提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的坏块处理方案,采用在FPGA内部建立屏蔽坏块函数的方法屏蔽坏块。该方法彻底屏蔽对坏块的操作,可以实现对Flash的可靠存储。实际工程应用证明其具有较高的可靠性。 关键词：