閃存控制器的性能優(yōu)化和可靠性研究.pdf

1、在過去的十年間，閃存固態(tài)盤因其輕便小巧、讀寫速度快、抗震性強、無噪音、低功耗等優(yōu)點，在嵌入式系統(tǒng)、個人移動設備、服務器、超級計算機、企業(yè)級數(shù)據(jù)庫等領域都有廣泛的應用。而閃存控制器是閃存固態(tài)盤中最重要的部件之一，專門用于控制對閃存芯片的各種操作，并對上層邏輯隱藏閃存操作的復雜過程，一般位于閃存轉換層和閃存芯片之間，對閃存固態(tài)盤的整體性能具有至關重要的影響，因此也往往被各大固態(tài)盤廠商視為核心技術。
　　但是，目前固態(tài)盤中的閃存控制器都

2、存在著性能和可靠性方面的不足：異步數(shù)據(jù)傳輸模式限制了總線帶寬、基于閃存存儲陣列的存儲系統(tǒng)內部的并行性沒有得到充分挖掘、可擴展性不夠理想、閃存擦寫次數(shù)增多后冷數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)滯留出錯明顯。
　　本文主要針對目前閃存控制器存在的上述問題展開研究。在性能方面，提出了三種策略來提高閃存控制器的數(shù)據(jù)讀寫吞吐量：1)用ONFI標準的源同步接口取代傳統(tǒng)的異步接口；2）在原有的指令集的基礎上提出一種專門用于提高垃圾回收效率的搬移指令；3)提出一種動態(tài)調

3、度策略來充分挖掘通道內基片級的并行性。實驗結果表明：針對不同通道數(shù)和基片數(shù)組合的閃存存儲陣列，本文所設計的閃存控制器的性能比傳統(tǒng)異步控制器的性能提高4.6到9.4倍。此外，還具有較好的擴展性，能夠擴展成任意個通道，每個通道內最多可達32個基片的存儲結構仍保持較高的性能增長率。
　　在可靠性方面，本文實現(xiàn)了一個通用的 BCH型 ECC模塊來糾正閃存中出現(xiàn)的隨機錯誤，該ECC模塊的參數(shù)可以根據(jù)需要進行配置。從仿真的結果表明，ECC模塊