弹载固态记录器高速存储体系结构设计

为满足飞行器遥测中存储设备大容量、高带宽、易于扩展的要求,研究提高大容量存储器存储访问速度的方法,基于流水线并行存储技术,设计一种新的固态记录器高速存储体系结构。对其存储速度进行分析,结果表明理论最高写入速度可达300 MB/s,在某弹载回波存储器中能实现200 MB/s的数据存储,飞行试验结果也验证了该存储体系结构具有较高的可靠性。     

基于套接字的Flash存储系统研究和实现

本文主要针对两种不同Flash的特征,在研究目前的Flash存储技术基础之上,设计了一种数据存储系统,实现对数据进行高速存储,其中在NorFlash上保存NandFlash的有效块列表,而NandFlash本身只负责数据的保存.该系统同时完成了ARM对DSP的加载,并通过网络套接字技术,实现了上位机和ARM之间的网络TCP协议通信,DSP将数据通过EPB发送给ARM,然后通过转发给上位机.     

基于相变存储器和闪存的数据库事务恢复模型

随着闪存容量不断增大、价格不断下降,闪存在实际存储系统上得到了越来越广泛的应用.但是,闪存的页级读写、异位更新、有限寿命等阻碍了闪存数据库系统的性能提升,尤其是事务恢复.闪存的异位更新使得影子页技术可以很好地支持闪存数据库事务恢复,同时也给闪存数据库带来新挑战,如事务管理、缓冲区管理.相变存储器凭借其比闪存更高的读写速度、更小的读写粒度、更长的寿命成为了下一代主流存储技术,所以相变存储器可以用于解决在闪存数据库中使用影子页技术所产生的事务管理和缓冲区管理问题.该文基于相变存储器和闪存混合式存储提出一种全新的数据库事务恢复模型——SPFP.该模型充分利用相变存储器的特性完成事务管理.为支持非强制缓冲区管理,基于SPFP提出了一种优化的数据库事务恢复模型——SPFLP,利用相变存储器记录更多事务信息.实验结果表明,相较于全闪存存储的数据库系统,SPFLP大大提高了基于混合存储的数据库事务处理性能.     

基于SOPC的固态存储硬盘的设计与实现

设计并实现了一种基于SOPC技术的高性能固态存储硬盘,从存储层次的角度研究了固态存储硬盘的原理,分析了NAND Flash存储芯片和计算机存储系统的工作特性,总结了一般Flash存储管理算法在改善系统性能和使用寿命等方面所面临的主要问题,并相应的从地址空间映射、平衡损耗、垃圾回收效率3个方面对算法进行了优化设计.最后,通过在FPGA上构建嵌入式系统平台实现了固态存储硬盘的功能,实验结果表明该算法达到了较高的性能指标.     

平均读写算法在闪存中的应用研究

1 Flash存储器结构及特性 Flash存储器是在EPROM和EEPROM的制造技术基础上发展起来的一种可擦除、非易失性存储元件.1983年,Intel公司提出了EPROM隧道氧化层ETOX(EPROM Tunnel Oxide)原理,1988年推出了第一块可快速擦写的非易失性"或非"(NOR)型Flash存储器.随后,Toshiba公司又推出了基于Fowler Nordheim的冷电子擦除原理和"与非"(NAND)型Flash存储器.     

基于Flash的高速大容量固态存储系统设计

介绍一个高速大容量固态存储系统的组成机制和实现技术.特点是使用固态存储芯片Flash(闪存)阵列作为存储介质,采用多级流水线和并行总线技术存储高速数据.通过FPGA(现场可编程门阵列)产生控制时序和进行数据缓冲,成功实现了4×4片Flash阵列对30 MB/s高速数据的实时存储,并可通过扩展Flash阵列满足更高速度和更大容量的存储要求.系统通过USB2.0与计算机进行数据通信.     

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。     

K9F56XXX0B系列Flash Memory的存储组织与操作实现

本文简单介绍了K9F56XXXOB系列Flash Memory相关的知识,包括存储器的组织、各种操作和使用中的技术措施,提供了解决存储大容量不需更改数据的方法。     

相变存储器的存储技术教学研究

相变存储器的诞生,是人类存储技术的一个里程碑,它改善了传统DRAM存储方式的缺陷,进一步拓展了计 算机内存,使计算机结构发生了创新性的变革。本文从相变存储器的概念入手,对其相变存储技术进行初步的分析研究,总结 它的规律和特点,以期为今后的存储技术教学带来一些有益的帮助。     

基于Flash的关键变量容错存储技术研究

嵌入式系统中往往需要保存少量复位或掉电后依赖的关键变量,利用处理器片内Flash存储参数已经成为常规选择,但与常规Flash存储器件相比,片内Flash擦除次数更为有限,难以满足系统生命周期要求。研究了如何延长微处理器片内Flash使用寿命以及关键系统变量容错存储技术,针对典型嵌入式系统应用,分析Flash擦写管理机制,基于写磨损均衡算法进行改良,进一步提升系统容错能力。该技术在基于STM32单片机硬件平台进行了测试验证。     

闪存的数据库性能评测与优化研究

闪存是一种诞生于上世纪八十年代末的新型固态存储介质,与其他存储介质相比,具有一定的优越性,例如轻便、小巧、速度快、功耗小、抗震性能高,且不易丢失。正是由于闪存拥有诸多优点,使得其已经被逐渐运用到各种设备与系统当中。伴随着闪存存储技术的不断发展,进一步优化闪存数据库的性能,已经成为当前一项极为重要的问题。基于此,文章将对闪存及其特性加以介绍,并对闪存数据库的性能加以评测,且据此提出相应的优化措施,以进一步完善闪存数据库的性能,最后对闪存数据库的未来发展进行展望。     

Next high performance and low power flash memory package structure

In general, NAND flash memory has advantages in low power consumption, storage capacity, and fast erase/write performance in contrast to NOR flash. But, main drawback of the NAND flash memory is the slow access time for random read operations. Therefore, we proposed the new NAND flash memory package for overcoming this major drawback. We present a high performance and low power NAND flash memory system with a dual cache memory. The proposed NAND flash package consists of two parts, i.e., an NAND flash memory module, and a dual cache module. The new NAND flash memory system can achieve dramatically higher performance and lower power consumption compared with any conventionM NAND-type flash memory module. Our results show that the proposed system can reduce about 78% of write operations into the flash memory cell and about 70% of read operations from the flash memory cell by using only additional 3KB cache space. This value represents high potential to achieve low power consumption and high performance gain.     

HF-Tree:一种闪存数据库的高更新性能索引结构

随着电子技术的发展,闪存作为一种新型的电子存储设备具有高速的访问速度和无机械延迟的特性.但是由于闪存高昂的写操作代价,传统的基于磁盘的索引结构如果直接应用在闪存上会导致极差的更新性能.提出一种新颖的索引结构HF-Tree,通过组提交、更新合并以及多级延迟的方式来提高更新性能.HF-Tree能够有效地克服闪存和现有基于磁盘索引之间的不匹配性的问题.通过和经典的BFTL及IPL索引的性能比较,实验结果充分显示了HF-Tree优越的更新和查询性能.此外HF-Tree能够有效地减少擦除次数,从而延长闪存的使用寿命.     

闪存数据库系统中一种高效的自适应存储模式

使用闪存作为存储介质成为提高数据库系统性能的一条新途径,为了解决闪存数据库系统存储管理技术中基于日志的更新策略存在查询效率低、日志区空间分配不合理、索引更新代价高等问题,提出了基于Bloom Filter的最新版本预测算法,引入记录定位器结构,提出日志概要结构和基于闪存更新查询代价评估模型的自适应机制。实验证明,该方法能够自适应地划分合理的日志区空间,有效提高查询性能,减少各种非聚集索引的更新代价。     

Multi-bank闪存文件系统的一种I/O调度机制

闪存以其体积小、抗震性强、能耗低、读取速度快等特点,被广泛应用于存储系统中。NOOP是闪存上传统的调度方法,但是NOOP的I/O性能较低,不能满足很多应用程序的要求。根据闪存读取速度快、多个banks(chips)可以并行运行等特点,提出了一种基于闪存文件系统YAFFS的Multi-bank闪存调度方法(简称MBS)。MBS并行地执行请求,且给予读请求更高的优先级。MBS根据AVL-based-tree机制识别出的写请求属性动态地将其分配到合适的bank中。实验结果表明,相比NOOP,MBS调度具有更高的I/O吞吐率、更短的请求响应时间并具有均匀的bank擦除次数和利用率。     

Design and implementation of MLC NAND flash-based DBMS for mobile devices

Recently, Multi-Level Cell (MLC) NAND flash memory is becoming widely used as storage media for mobile devices such as mobile phones, MP3 players, PDAs and digital cameras. MLC NAND flash memory, however, has some restrictions that hard disk or Single-Level Cell (SLC) NAND flash memory do not have. Since most traditional database techniques assume hard disk, they may not provide the best attainable performance on MLC NAND flash memory. In this paper, we design and implement an MLC NAND flash-based DBMS for mobile devices, called AceDB Flashlight, which fully exploits the unique characteristics of MLC NAND flash memory. Our performance evaluations on an MLC NAND flash-based device show that the proposed DBMS significantly outperforms the existing ones.     

基于日志翻译层的冗余闪存阵列研究

为了适应在苛刻嵌入式环境下对闪存存储提出的高可用性和高可靠性要求,人们难免想到借鉴RAID的思想设计类似的闪存的冗余存储方案.但是,闪存的物理特性、接入系统的方式等均与磁盘有着较大差异,这就决定了不能在闪存上直接应用RAID机制.为了能在闪存上使用RAID,提出了日志翻译层(journaling translation layer,JTL).JTL通过建立逻辑擦除块到物理擦除块的动态映射来处理闪存芯片特有的物理限制;它引入日志系统到映射管理中,有效减少了对芯片的磨损,延长了其寿命,并提高了系统的鲁棒性.把类似的RAID机制建立在JTL之上,从而实现了冗余闪存阵列.     

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.     

高效的闪存空间分配与回收方法

随着闪存容量的不断增长以及企业计算、Web数据管理等新型闪存应用的出现,如何管理大容量闪存的存储空间已成为一个迫切需要解决的问题.针对已有闪存空间管理方法存在的低垃圾回收效率和低空间利用率等问题,提出了一种新的高效的闪存空间分配与回收方法,称为BSFTL.BSFTL将数据块区分为冷热两种类型并采用不同的存储管理方式.实验结果表明,BSFTL方法可以显著降低垃圾回收的代价,同时提供了较高的闪存空间利用率.     

基于逻辑区间热度的NAND闪存垃圾回收算法

针对现有的NAND闪存垃圾回收算法中回收性能不高,磨损均衡效果差,并且算法内存开销大的问题,提出了一种基于逻辑区间热度的垃圾回收算法。该算法重新定义了热度计算公式,把连续逻辑地址的NAND内存定义为一个热度区间,以逻辑区间的热度来代替逻辑页的热度,并将不同热度的数据分开存储到不同擦除次数的闪存块上,有效地实现了数据冷热分离,并且节约了内存空间。同时,算法还构造了一种新的回收代价函数来选择回收块,在考虑回收效率的同时,还兼顾了磨损均衡的问题。实验结果表明,该算法与性能优异的FaGC算法相比,总的擦除次数减少了11%,总的拷贝次数减少了13%,擦次数最大差值减少了42%,内存消耗能减少了75%。因此,该算法有利于增加闪存可用空间,改善闪存系统的读写性能,延长闪存使用寿命。