基于NANDFLASH的大數(shù)據(jù)高速存儲系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、海量高速數(shù)據(jù)存儲技術是近年來世界各國重點研究的熱門技術之一，應用十分廣泛，其應用范圍不僅涉及民用(例如景區(qū)航拍，視頻監(jiān)測)，而且在軍事應用上(如高速目標圖像數(shù)據(jù)存儲)也具有重要意義。NAND FLASH又稱為NAND型閃存，是一種基于半導體集成電路的存儲芯片，其具有體積小、重量輕、固態(tài)化、發(fā)熱少、抗震能力強等優(yōu)點，非常適用于一些工作環(huán)境惡劣的存儲系統(tǒng)。
　　通過對NAND FLASH大容量高速存儲系統(tǒng)設計中所涉及的一系列技術問題的

2、分析和研究，得出了一些解決相關技術問題的方法，并最終在自己所設計的硬件電路板上進行了實現(xiàn)和測試驗證。主要工作內容如下：1）詳細研究了NAND型FLASH的同步操作接口，同步操作接口下其數(shù)據(jù)吞吐量是其異步操作模式下(50MT/s)的四倍，高達200MT/s。但同步操作模式下，其操作時序變得非常復雜，并且對設計的時序性能也提出了更大的挑戰(zhàn)。本文對NAND型 FLASH在同步操作模式下的基本操作時序一一進行了實現(xiàn)和驗證，在保證操作時序正確的前

3、提下，對操作時序進行了多方面的優(yōu)化。最終在FPGA內部使用Verilog硬件描述語言進行編程，實現(xiàn)了NAND型FLASH在同步接口模式下的控制器邏輯。2）為了提高存儲系統(tǒng)的讀寫速率，詳細研究了“Ping-Pong”操作的工作原理，利用FPGA內部的block RAM對“Ping-Pong”操作進行了實現(xiàn)。3)詳細研究了流水線技術的工作原理及NAND FLASH的內部組織結構。把流水線技術引入到NAND FLASH內部的各個存儲單元之間，

4、形成了高效的流水線，更加有效地利用了NAND FLASH編程階段的等待時間，大大提高了NAND型FLASH的數(shù)據(jù)吞吐量。
　　為了對設計的存儲系統(tǒng)進行全面的測試和驗證，設計了一塊長100mm寬100mm，表貼10片NAND FLASH的數(shù)據(jù)存儲電路板。此數(shù)據(jù)存儲電路板的單板容量高達320GB，并且可以進行多板連進行容量擴展。驗證時使用6塊連，其存儲容量高達1920GB即1.875T。最終，將對NAND FLASH的所有操作在設計的