多通道固態(tài)盤系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、傳統(tǒng)硬盤因內(nèi)部存在機(jī)械運行部件,導(dǎo)致其速度慢,功率大且抗震性差。固態(tài)盤(Solid State Disk,SSD)以閃存作為存儲介質(zhì),擁有高性能、低功耗和低噪聲等諸多優(yōu)點,在很多應(yīng)用領(lǐng)域中,是傳統(tǒng)硬盤的理想替代品。Flash的固有讀寫延遲,導(dǎo)致單片F(xiàn)lash讀寫速度不高,接口帶寬受限。由于MLC(Multi-Level Cell) Flash的出現(xiàn),這個問題變得越來越嚴(yán)重。隨著Flash應(yīng)用技術(shù)的不斷改進(jìn),用戶對設(shè)備的讀寫速度要求也逐漸

2、提高,單顆?；蛘邌瓮ǖ赖拈W存設(shè)備的接口帶寬已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的要求。
　　為了解決閃存芯片接口的讀寫帶寬瓶頸,采用了固態(tài)存儲設(shè)備的多通道的設(shè)計。多通道閃存設(shè)備的優(yōu)點在于多通道能并行操作,成倍地提高固態(tài)存儲設(shè)備的讀寫帶寬。
　　在分析多通道固態(tài)盤的硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出相應(yīng)的管理層體系架構(gòu),完成了該固態(tài)盤存儲系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn):包括系統(tǒng)區(qū)與數(shù)據(jù)區(qū)的劃分,隊列管理、緩沖區(qū)管理、并行存儲管理和閃存轉(zhuǎn)換層。
　　該系統(tǒng)通過多通

3、道的并行和通道間的流水,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的并行傳輸,有效的提高了固態(tài)盤讀寫速度和系統(tǒng)容量。并且,為了與目前主流接口無縫銜接,采用了隊列管理,分離了讀寫隊列,設(shè)計了執(zhí)行隊列和完成隊列。該系統(tǒng)設(shè)計中包括數(shù)據(jù)緩沖策略,減少熱數(shù)據(jù)對Flash的寫操作,提高了讀寫性能以及Flash的壽命。此外,該系統(tǒng)設(shè)置了Flash轉(zhuǎn)換層,完成地址映射,垃圾回收等。Flash轉(zhuǎn)換層的地址映射采用高效的頁映射方式,由于頁映射方式對于 SDRAM的消耗較大,又提出了根據(jù)負(fù)