本文關(guān)鍵詞：一種基于虛擬分區(qū)頁映射的閃存FTL設(shè)計(jì)

  更多相關(guān)文章： NAND Flash FTL 地址轉(zhuǎn)換 垃圾回收 損耗均衡

【摘要】：近年來,由于NAND Flash本身的訪問速度快、體積小、抗摔、非易失性以及安全可靠性等特征,使得閃存成為嵌入式系統(tǒng)中的首選存儲介質(zhì),并為企業(yè)級存儲系統(tǒng)帶來了新的前景。但是現(xiàn)有的磁盤存儲技術(shù)不能夠直接運(yùn)行在NAND Flash設(shè)備上。為了使得現(xiàn)有的磁盤存儲技術(shù)能夠應(yīng)用于閃存設(shè)備上,在NAND Flash存儲系統(tǒng)中引入了FTL。因此,研究高效的FTL,將具有極其重要的意義。地址轉(zhuǎn)換、垃圾回收以及損耗均衡是FTL三個(gè)重要組成部分。本文是基于頁級地址轉(zhuǎn)換方式的DFTL的一種改進(jìn)的FTL算法。為了合理使用SRAM資源以及減少映射信息的存儲容量問題,通過構(gòu)架一層虛擬層,實(shí)現(xiàn)對虛擬層分區(qū),這樣可以更加靈活的運(yùn)用物理層。在本文中,首先對現(xiàn)在存在的典型的FTL算法做了分析與總結(jié),對存儲轉(zhuǎn)換層各個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行相關(guān)介紹,并在地址映射轉(zhuǎn)換、損耗均衡、掉電保護(hù)方面進(jìn)行了探索研究,針對設(shè)計(jì)的算法,提出相對應(yīng)的解決方案。本文研究的內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面：(1)研究了NAND Flash的基本工作原理,以及閃存系統(tǒng)中相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)；(2)提出了一種基于DFTL基礎(chǔ)上改進(jìn)的地址映射方案,通過構(gòu)建虛擬分區(qū),根據(jù)存儲容量的大小適時(shí)的進(jìn)行分區(qū),達(dá)到減少映射信息所占用的空間容量,并且使得SRAM可以緩存更多的映射條目,提高系統(tǒng)緩存命中率；(3)基于二級頁映射的基礎(chǔ)上,增加一級區(qū)中轉(zhuǎn)換頁索引表,減少SRAM的開銷,同時(shí)預(yù)存取當(dāng)前工作區(qū)塊的一個(gè)映射信息轉(zhuǎn)換頁,使得改進(jìn)后的算法照顧了空間局部性請求；(4)通過以FlashSim為基礎(chǔ)的仿真平臺,對算法進(jìn)行模擬仿真,并與FAST和DFTL做比較。通過在不同負(fù)載下的測試,對比不同算法的性能,基于構(gòu)建虛擬分區(qū)的FTL算法相對于其他幾種算法都有明顯的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：NAND Flash FTL 地址轉(zhuǎn)換 垃圾回收 損耗均衡
【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-17
• 1.1 研究背景8-14
• 1.1.1 閃存8-9
• 1.1.2閃存類型及工作原理9-14
• 1.1.2.1 NAND Flash發(fā)展趨勢10-11
• 1.1.2.2 NAND Flash的結(jié)構(gòu)及其工作原理11-14
• 1.2研究意義及目的14
• 1.3 研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文研究內(nèi)容與組織結(jié)構(gòu)15-17
• 1.4.1 論文的研究內(nèi)容15
• 1.4.2 論文的組織結(jié)構(gòu)15-17
• 第二章 閃存轉(zhuǎn)換層相關(guān)技術(shù)介紹及分析17-33
• 2.1 閃存轉(zhuǎn)換層概述17-18
• 2.2 閃存轉(zhuǎn)換層關(guān)鍵技術(shù)18-32
• 2.2.1 地址轉(zhuǎn)換19-28
• 2.2.1.1 塊級映射19-20
• 2.2.1.2 頁級映射20-21
• 2.2.1.3 混合映射21-25
• 2.2.1.4 二級頁映射25-28
• 2.2.2 垃圾回收28-29
• 2.2.3 損耗均衡29-31
• 2.2.4 壞塊管理31-32
• 2.2.5 掉電保護(hù)32
• 2.3 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于虛擬分區(qū)思想的閃存轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)33-49
• 3.1 算法的設(shè)計(jì)思想33-35
• 3.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)35-38
• 3.3 映射流程分析38-40
• 3.4 讀寫操作40-45
• 3.5 垃圾回收與損耗均衡45-46
• 3.6 掉電保護(hù)46-48
• 3.7 本章小結(jié)48-49
• 第四章 實(shí)驗(yàn)仿真與性能分析49-56
• 4.1 FlashSim仿真模擬器49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)仿真環(huán)境搭建49-50
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)輸入文件50-51
• 4.4 性能指標(biāo)51
• 4.5 性能分析51-55
• 4.5.1 系統(tǒng)命中率51-53
• 4.5.2 系統(tǒng)平均響應(yīng)時(shí)間53-54
• 4.5.3 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 總結(jié)與展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 致謝62

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