發(fā)布時(shí)間：2017-03-27 07:31

  本文關(guān)鍵詞：高速大容量NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著當(dāng)今雷達(dá)等電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，信號(hào)處理系統(tǒng)對(duì)高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求越來越強(qiáng)烈。因此，本文設(shè)計(jì)了一種以FPGA作為主控的高速、大容量NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)，以滿足其日益增長的大帶寬與大容量等高性能存儲(chǔ)需求。 本文首先針對(duì)NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)技術(shù)和高速互連技術(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種基于FPGA的高速大容量NAND FLASH存儲(chǔ)架構(gòu)。針對(duì)架構(gòu)中的核心NANDFLASH存儲(chǔ)陣列，采用多組、多通道的指令并行流水的控制方法，提高了存儲(chǔ)系統(tǒng)的帶寬與容量。并且針對(duì)多種高速存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流通路，分別采用了SRIO、PCIE、1000MEthernet實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)、控制命令以及監(jiān)控信號(hào)的信息傳輸。 其次，本文還針對(duì)壞塊管理、ECC算法、均衡損耗和文件系統(tǒng)等關(guān)鍵存儲(chǔ)技術(shù)進(jìn)行了深入研究，極大地避免了故障壞塊對(duì)存儲(chǔ)性能的影響，有效地確保了存儲(chǔ)系統(tǒng)的可靠性，延長了系統(tǒng)的使用壽命。 最后，本文采用業(yè)界領(lǐng)先的NAND FLASH存儲(chǔ)顆粒以及芯片技術(shù)，，應(yīng)用基于FPGA控制的大容量存儲(chǔ)架構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)容量可達(dá)1.5TB，寫帶寬950MBps，讀帶寬超過1GBps的高速大容量存儲(chǔ)板卡，詳細(xì)分析了其硬件架構(gòu)以及內(nèi)部的FPGA程序。融合多種高速互連技術(shù)，完成了板卡容量及帶寬等性能的測(cè)試，經(jīng)過計(jì)算其各項(xiàng)性能均能達(dá)到理論指標(biāo)的90%。根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求，本文應(yīng)用此板卡的設(shè)計(jì)構(gòu)建了一個(gè)高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在四種存儲(chǔ)工作模式中數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)控制，驗(yàn)證了高速、大容量NAND FLASH存儲(chǔ)架構(gòu)在系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)中的可行性。
【關(guān)鍵詞】：FPGA NAND FLASH 壞塊管理 ECC 文件系統(tǒng) 高速互連技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP333
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 高速大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 高速大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)16-19
• 1.4 論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排19-23
• 第2章 NAND FLASH 存儲(chǔ)與高速互連技術(shù)的研究23-43
• 2.1 NAND FLASH 存儲(chǔ)技術(shù)研究23-31
• 2.1.1 NAND FLASH 存儲(chǔ)芯片組織結(jié)構(gòu)23-25
• 2.1.2 NAND FLASH 存儲(chǔ)芯片訪問操作原理25-30
• 2.1.3 NAND FLASH 存儲(chǔ)芯片壞塊管理方法30-31
• 2.2 高速互連技術(shù)研究31-42
• 2.2.1 SRIO 高速互連總線31-35
• 2.2.1.1 SRIO 互連總線協(xié)議分析31-33
• 2.2.1.2 SRIO 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法33-35
• 2.2.2 PCIE 控制互連總線35-39
• 2.2.2.1 PCIE 互連總線協(xié)議分析35-38
• 2.2.2.2 PCIE 命令傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法38-39
• 2.2.3 Ethernet 遠(yuǎn)程監(jiān)控互連總線39-42
• 2.2.3.1 1000M Ethernet 互連總線協(xié)議分析39-40
• 2.2.3.2 1000M Ethernet 交互監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)方法40-42
• 2.3 本章小結(jié)42-43
• 第3章 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)43-75
• 3.1 NAND FLASH 存儲(chǔ)系統(tǒng)的需求分析43-45
• 3.2 NAND FLASH 存儲(chǔ)系統(tǒng)的總體架構(gòu)45-46
• 3.3 NAND FLASH 存儲(chǔ)陣列模塊的設(shè)計(jì)方法46-68
• 3.3.1 NAND FLASH 存儲(chǔ)陣列模塊的并行流水設(shè)計(jì)50-55
• 3.3.1.1 NAND FLASH 并行控制擦除設(shè)計(jì)51-52
• 3.3.1.2 NAND FLASH 并行讀寫操作設(shè)計(jì)52-55
• 3.3.2 NAND FLASH 存儲(chǔ)陣列模塊的管理設(shè)計(jì)55-68
• 3.3.2.1 ECC 糾錯(cuò)設(shè)計(jì)方法55-60
• 3.3.2.2 壞塊管理設(shè)計(jì)方法60-62
• 3.3.2.3 均衡損耗設(shè)計(jì)方法62-65
• 3.3.2.4 文件管理設(shè)計(jì)方法65-68
• 3.4 NAND FLASH 存儲(chǔ)陣列模塊的數(shù)據(jù)傳輸通路設(shè)計(jì)68-74
• 3.4.1 SRIO 的高速數(shù)據(jù)傳輸通路設(shè)計(jì)68-70
• 3.4.2 PCIE 的控制命令傳輸通路設(shè)計(jì)70-73
• 3.4.3 Ethernet 的遠(yuǎn)程監(jiān)控傳輸通路設(shè)計(jì)73-74
• 3.5 本章小結(jié)74-75
• 第4章 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)板卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)75-110
• 4.1 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)板卡的總體結(jié)構(gòu)75-76
• 4.2 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)板卡的并行流水設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)76-96
• 4.2.1 存儲(chǔ)板卡的 NiosII 主控模塊設(shè)計(jì)78-82
• 4.2.2 存儲(chǔ)板卡的 FPGA 內(nèi)部子模塊設(shè)計(jì)82-96
• 4.2.2.1 數(shù)據(jù)交換模塊設(shè)計(jì)82-83
• 4.2.2.2 數(shù)據(jù)緩存模塊設(shè)計(jì)83-85
• 4.2.2.3 數(shù)據(jù)糾錯(cuò)模塊設(shè)計(jì)85-89
• 4.2.2.4 存儲(chǔ)接口模塊設(shè)計(jì)89-91
• 4.2.2.5 高速互連模塊設(shè)計(jì)91-96
• 4.3 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)板卡的容量及帶寬測(cè)試分析96-98
• 4.4 高速大容量 NAND FLASH 存儲(chǔ)板卡的系統(tǒng)應(yīng)用98-108
• 4.2.1 高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)回放設(shè)備總體設(shè)計(jì)98-99
• 4.2.2 高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)回放設(shè)備的高速互連設(shè)計(jì)99-103
• 4.2.2.1 采集存儲(chǔ)設(shè)備 SRIO 的數(shù)據(jù)交換設(shè)計(jì)100-101
• 4.2.2.2 采集存儲(chǔ)設(shè)備 PCIE 的全局控制設(shè)計(jì)101-102
• 4.2.2.3 采集存儲(chǔ)設(shè)備 Ethernet 的遠(yuǎn)程控制設(shè)計(jì)102-103
• 4.2.3 高速數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)回放設(shè)備的工作模式分析103-108
• 4.2.3.1 高速數(shù)據(jù)采集工作模式分析103-104
• 4.2.3.2 高速數(shù)據(jù)回放工作模式分析104-105
• 4.2.3.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存的工作模式與性能分析105-107
• 4.2.3.4 數(shù)據(jù)回讀的工作模式與性能分析107-108
• 4.5 本章小結(jié)108-110
• 總結(jié)110-112
• 參考文獻(xiàn)112-115
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單115-117
• 致謝117-118

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：高速大容量NAND FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：270067