【摘要】： 傳統(tǒng)硬盤采用機(jī)電結(jié)構(gòu),自然導(dǎo)致其速度慢、功耗大、抗震性差,不能滿足對訪問速度、能耗及抗惡劣環(huán)境要求較高的存儲(chǔ)需求。近年迅速發(fā)展的NAND閃存技術(shù)具有讀取速度快、體積小、抗震、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),但寫入數(shù)據(jù)速度相對較慢。通過設(shè)計(jì)固態(tài)硬盤多通道存儲(chǔ)系統(tǒng),構(gòu)建并行結(jié)構(gòu)的閃存陣列替代磁碟,可以摒棄傳統(tǒng)硬盤的機(jī)械部件,提高內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。 在分析SATA接口技術(shù)和NAND閃存技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了固態(tài)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)命令隊(duì)列優(yōu)化和數(shù)據(jù)并行存儲(chǔ)。設(shè)計(jì)命令隊(duì)列優(yōu)化機(jī)制,將讀寫命令分離,分別設(shè)計(jì)操作流程,設(shè)置閃存?zhèn)鬏斵D(zhuǎn)換層,完成地址虛擬映射、壞塊管理、損耗均衡、糾錯(cuò)校錯(cuò)等功能,使固態(tài)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)中NAND閃存發(fā)揮出更高的效能。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并行存儲(chǔ)機(jī)制,將閃存陣列劃分為多個(gè)閃存通道,通道內(nèi)部采用位擴(kuò)展方式,構(gòu)成兩層并行結(jié)構(gòu)。并針對該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高效的數(shù)據(jù)管理方法,將大塊數(shù)據(jù)以“自定義頁”為單位進(jìn)行分割,在多個(gè)閃存通道上并行交叉存取。 基于FPGA實(shí)現(xiàn)了固態(tài)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)采用PowerPC處理器,以高速總線連接處理器、內(nèi)存、SATA接口和多個(gè)NAND閃存控制器。通過移植實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Xilkernel內(nèi)核,編寫管理程序?qū)崿F(xiàn)了命令隊(duì)列優(yōu)化和數(shù)據(jù)并行傳輸功能。測試表明,命令隊(duì)列優(yōu)化機(jī)制和數(shù)據(jù)并行存儲(chǔ)機(jī)制有效地提高了固態(tài)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸率。
【圖文】：

由橋接芯片完成 SATA 接口至 NAND 閃存接口轉(zhuǎn)換�，F(xiàn)在東的產(chǎn)品采用SATA接口至 NAND閃存整合的主控芯片，有些產(chǎn)品外接芯片到主控芯片作數(shù)據(jù)緩沖[9]。圖 1.2 給出了 JMICRON 公司 JM602 ，它連接并控制 SATA/USB 接口和 NAND 閃存的數(shù)據(jù)傳輸，目前已盤生產(chǎn)背景的廠商采用這款主控芯片進(jìn)入固態(tài)硬盤市場。

統(tǒng)采用 SATA 接口，以 NAND 閃存作為存章將詳細(xì)分析涉及固態(tài)硬盤存儲(chǔ)系統(tǒng)的相關(guān)機(jī)和硬盤命令與數(shù)據(jù)傳輸，主要可以劃分為Integrated Drive Electronics）電子集成驅(qū)動(dòng)器家用產(chǎn)品，占有部分服務(wù)器市場。SCSI（S機(jī)系統(tǒng)接口硬盤應(yīng)用范圍廣，，具有較大帶寬要應(yīng)用于服務(wù)器。FC(Fibre Channel)光纖通支持遠(yuǎn)程連接，價(jià)格昂貴，只用在高端服 Attachment）串行高級技術(shù)附件接口硬盤結(jié)靠性，在家用產(chǎn)品和服務(wù)器市場有廣闊的 接口。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP333.35

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本文編號：2700120