【摘要】：NAND Flash存儲(chǔ)器具有非易失性、讀寫速度塊、功耗低、體積小、抗震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在消費(fèi)電子以及軍工產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。NAND Flash存儲(chǔ)采用頁、塊的結(jié)構(gòu)，最小寫入單位為頁，最小擦除單位為塊。塊在寫入數(shù)據(jù)前需要先進(jìn)行耗時(shí)、耗能的擦除操作。NAND Flash的存儲(chǔ)器為了提高寫入性能，往往采用“異地更新”的方式，但該方式會(huì)在塊中產(chǎn)生大量的無效數(shù)據(jù)。垃圾回收算法的作用就是對含有大量無效數(shù)據(jù)的塊進(jìn)行回收，保持存儲(chǔ)器中有足夠的空白塊用來寫入數(shù)據(jù)。 本文結(jié)合NAND Flash單頁容量增大、塊擦除次數(shù)減少的發(fā)展趨勢，綜合分析現(xiàn)有的各種垃圾回收算法，提出了一種基于頁合并更新的NAND Flash垃圾回收算法，主要內(nèi)容包括以下方面： （1）介紹了NAND Flash存儲(chǔ)器的關(guān)鍵技術(shù)，分析了垃圾回收與寫入放大、損耗均衡、預(yù)留空間、閃存轉(zhuǎn)換層等算法之間的關(guān)系。 （2）設(shè)計(jì)了以空白塊頁數(shù)比例作為垃圾回收啟動(dòng)條件的機(jī)制，，同時(shí)考慮系統(tǒng)的負(fù)載程度，在保證寫入性能的情況下有效減少了過度垃圾回收。 （3）提出了根據(jù)數(shù)據(jù)相似性進(jìn)行頁合并更新的垃圾回收算法，同時(shí)為降低算法代價(jià)，構(gòu)造了預(yù)回收塊機(jī)制，只對預(yù)回收塊中頁的更新數(shù)據(jù)進(jìn)行相似度計(jì)算和合并操作。在實(shí)現(xiàn)算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真分析，算法減少了塊的擦除次數(shù)，提高了塊損耗均衡度。 最后在基于FPGA的NAND Flash存儲(chǔ)器上進(jìn)行的算法驗(yàn)證。測試結(jié)果表明頁合并更新算法以消耗一定的RAM為代價(jià)，在提升寫入性能、降低有效數(shù)據(jù)頁的遷移個(gè)數(shù)、減少塊的擦除次數(shù)、提高塊的損耗均衡度方面都有較好的收益。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2515152