【摘要】：固態(tài)硬盤(Solid Static Disks,SSD)因?yàn)樽x寫速度快、功耗低、抗震防摔、尺寸小等優(yōu)勢,已經(jīng)逐漸取代機(jī)械硬盤,占據(jù)存儲(chǔ)器的主導(dǎo)地位。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展,固態(tài)硬盤的傳輸速度越來越快,因此對(duì)其數(shù)據(jù)傳輸可靠性的要求也越來越高。在固態(tài)硬盤系統(tǒng)中,主要的存儲(chǔ)模塊為閃存和內(nèi)存,要保證固態(tài)硬盤傳輸數(shù)據(jù)的可靠性,對(duì)閃存和內(nèi)存信號(hào)質(zhì)量的分析必不可少。通常,使用采樣閃存和內(nèi)存信號(hào)的眼圖來對(duì)信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析。但該方法需要使用芯片焊接的儀器對(duì)閃存和內(nèi)存芯片進(jìn)行植球,同時(shí)還需要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接板用于將信號(hào)從芯片ball out上引出,之后才可通過示波器采樣信號(hào)的眼圖,這整個(gè)過程大約需要一周的時(shí)間。如果對(duì)大批量的固態(tài)硬盤進(jìn)行信號(hào)分析,則需要消耗更多的時(shí)間。所以本文創(chuàng)新性地提出一種使用固件的方式,對(duì)固態(tài)硬盤中閃存和內(nèi)存信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行分析,用以優(yōu)化傳統(tǒng)的驗(yàn)證流程,減少信號(hào)驗(yàn)證的時(shí)間,提高固態(tài)硬盤開發(fā)的效率。同時(shí)使用固件對(duì)當(dāng)前信號(hào)進(jìn)行時(shí)序優(yōu)化,保證固態(tài)硬盤使用過程中數(shù)據(jù)的可靠性。本文基于對(duì)閃存和內(nèi)存接口數(shù)據(jù)傳輸原理以及固態(tài)硬盤工作原理的研究,得出一種表征信號(hào)完整性的方法。該方法的核心是通過控制DQS延時(shí)時(shí)間的改變?nèi)カ@取數(shù)據(jù)鎖存的最大區(qū)間,并將最終的DQS延時(shí)放置在整個(gè)區(qū)間的中心,以此獲得最佳數(shù)據(jù)鎖存能力,而達(dá)到時(shí)序優(yōu)化的目的。根據(jù)該方法,設(shè)計(jì)閃存和內(nèi)存信號(hào)驗(yàn)證的算法。分析原有的固件架構(gòu)并對(duì)其優(yōu)化,減少硬件資源的使用,提高固件運(yùn)行的效率。在優(yōu)化的固件架構(gòu)上,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)閃存和內(nèi)存信號(hào)驗(yàn)證算法的固件。同時(shí)設(shè)計(jì)直接操作閃存的API(Application Programming Interface,應(yīng)用程序編程接口),用于對(duì)閃存發(fā)送命令,以提高代碼的可讀性和可移植性。最后搭建固件仿真的環(huán)境,對(duì)固件進(jìn)行仿真,驗(yàn)證其功能的實(shí)現(xiàn)。仿真通過后,運(yùn)行固件得到信號(hào)驗(yàn)證結(jié)果,并將固件驗(yàn)證結(jié)果和采樣眼圖測量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,使用固件的方式可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)眼圖的方式對(duì)固態(tài)硬盤系統(tǒng)中閃存和內(nèi)存信號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證,得到信號(hào)的完整區(qū)間,根據(jù)該區(qū)間反映出該信號(hào)的質(zhì)量。研究的成果不僅可以應(yīng)用于固態(tài)硬盤開發(fā)時(shí),優(yōu)化對(duì)閃存和內(nèi)存信號(hào)驗(yàn)證的流程;同時(shí)也可以在量產(chǎn)過程中用于檢測出信號(hào)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的固態(tài)硬盤,提高出廠產(chǎn)品的可靠性。
【圖文】：

機(jī)械硬盤的性能已經(jīng)不能滿足人們的需求。而固態(tài)硬盤的出現(xiàn)無突破性的進(jìn)展。機(jī)械硬盤采用磁性存儲(chǔ)介質(zhì)和機(jī)械的控制結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體存儲(chǔ)介質(zhì)和電子控制結(jié)構(gòu)，因此二者有完全不同的讀寫方數(shù)據(jù)時(shí)，機(jī)械硬盤需要移動(dòng)磁頭，耗費(fèi)大量時(shí)間；而固態(tài)硬盤則表直接找到地址所在。所以固態(tài)硬盤可以從任何地方直接讀出數(shù)需要轉(zhuǎn)動(dòng)磁頭去各個(gè)地方逐步讀取數(shù)據(jù)。這就造成二者的巨大差機(jī)械硬盤有以下優(yōu)點(diǎn)[1]：讀寫性能方面，無論是在現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)上還是測試的數(shù)據(jù)上，固態(tài)硬硬盤。如圖 1.1 所示，可以明顯看出固態(tài)硬盤和機(jī)械硬盤讀寫基于 PCIe（Peripheral Component Interconnect Express，外設(shè)部的固態(tài)硬盤順序讀的速度可以達(dá)到 3500MB/s，順序?qū)懙乃俣?s。而基于 SATA（Serial ATA，串行 ATA 接口）接口的固態(tài)硬盤能達(dá)到 550MB/s，順序?qū)懙乃俣瓤蛇_(dá) 520MB/s。而機(jī)械硬盤最快MB/s，順序?qū)懽疃啻蠹s 207MB/s 左右。

tec Computer Systeme 推出的一款并行的 SCSI FLA存儲(chǔ)介質(zhì)固態(tài)硬盤的大門， FLASH 迅速成為固態(tài)硬術(shù)的提高，3D NAND 問世，，將原有的二維結(jié)構(gòu)拓展更多的存儲(chǔ)單元，降低的存儲(chǔ)芯片的面積，提升了容量越來越大，而價(jià)格卻在逐漸降低，固態(tài)硬盤也幾年更是固態(tài)硬盤發(fā)展的鼎盛時(shí)期，性能更好，體量涌入市場。目前，SATA 接口的固態(tài)硬盤占據(jù)著成為限制固態(tài)硬盤發(fā)展的重要因素。因此，更高接。國外許多存儲(chǔ)廠商，比如三星，美光，東芝等都品，一直占據(jù)著存儲(chǔ)市場的主導(dǎo)地位。而在國內(nèi)，研發(fā)成功，標(biāo)志著我國在存儲(chǔ)行業(yè)邁出了一大步。筍一般涌現(xiàn)。2018 年一款由長江存儲(chǔ)，國科微，嘉盤的發(fā)布，標(biāo)志著國產(chǎn)固態(tài)硬盤品牌的崛起[6]。雖但相信在不就的將來國產(chǎn)存儲(chǔ)也會(huì)在存儲(chǔ)市場上占
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP333.35

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本文編號(hào)：2647820