固態(tài)硬盤的研究與應用.pdf

1、固態(tài)硬盤（Solid State Disk或Solid State Drive），也稱作電子硬盤或者固態(tài)電子盤，是由控制單元和固態(tài)存儲單元（DRAM或FLASH芯片）組成的硬盤。固態(tài)硬盤的接口規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤一致。由于固態(tài)硬盤沒有普通硬盤的旋轉介質，因而抗震性極佳。其芯片的工作溫度范圍很寬（-40~85攝氏度）。目前廣泛應用于軍事、車載、工控、視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡監(jiān)控、網(wǎng)絡終端、電力

2、、醫(yī)療、航空等、導航設備等領域。目前由于成本較高，正在逐漸普及到DIY市場。
　　文中對如何設計、實現(xiàn)SSD進行了分析，對SSD的整體框架、Flash管理模塊、初始化模塊、Cache管理模塊做了詳細分析。
　　SSD硬件主要由五個部分組成：接口芯片、FPGA、CPU、SDRAM、FLASH。SSD軟件大致分為這樣幾個模塊：接口模塊、Cache管理模塊、異常處理模塊、Flash管理模塊、初始化模塊、重建模塊、掉電模塊、交換塊管

3、理模塊、損耗均衡模塊等。
　　初始化模塊為系統(tǒng)運行提供全局參數(shù)，準備必備的數(shù)據(jù)，所有需要保存的數(shù)據(jù)都是存放在Flash中，系統(tǒng)運行時從Flash中讀入，初始化模塊是對系統(tǒng)運行時初始化，運行時初始化在系統(tǒng)運行開始時將Flash中的參數(shù)信息讀出，組織內存中的數(shù)據(jù)。要了解運行時初始化，首先需要了解出廠信息分布，全局參數(shù)在Flash中的分布情況及存放具體的位置，以及各個參數(shù)存放的詳細說明。
　　Cache管理模塊的主要功能是采用速度

4、快的SDRAM來管理Flash陣列中的數(shù)據(jù)，提高 SSD響應主機命令的速度，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速讀寫操作，以及維護 Cache中的數(shù)據(jù)與Flash陣列中的數(shù)據(jù)的一致性等。CACHE節(jié)點有三種狀態(tài)：讀、寫與FLUSH。
　　硬件結構由ATA接口，控制器與Flash芯片陣列組成。ATA接口負責數(shù)據(jù)，命令的收發(fā)，協(xié)議的轉換，其管理模塊處理來自主機的ATA命令，解析并對相關寄存器賦值，供CPU處理器解讀。控制器以數(shù)據(jù)控制器為中心，連接各個模塊。