嵌入式閃存存儲管理系統(tǒng)設計
發(fā)布時間：2022-01-19 06:03
閃存存儲器憑借其非易失性、高性能、低功耗等優(yōu)點,已成為各種嵌入式設備的重要數據存儲介質。閃存存儲器先擦后寫的特性和擦除壽命的限制,導致嵌入式設備無法直接使用傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)對其進行管理,而必須借助閃存存儲管理系統(tǒng)。目前對閃存轉換層的研究主要集中在延長壽命和提高性能上,并沒有考慮嵌入式系統(tǒng)硬件資源較少的情況。為了減少閃存轉換層的資源占用,延長閃存設備的使用壽命,本文深入研究了閃存轉換層的地址映射和垃圾回收的問題,設計了一種基于混合映射算法的熱度關聯轉換層（HAST）。主要工作包括下幾個方面:（1）設計了一種基于循環(huán)隊列的冷熱塊識別算法,算法使用循環(huán)隊列的方式對邏輯塊的訪問頻率進行統(tǒng)計,為每個邏輯塊計算一個熱度值,通過將熱度值與系統(tǒng)中設置的閾值進行比較識別冷熱邏輯塊。（2）基于混合地址映射的特性設計了一種日志塊共享策略,將邏輯冷塊的日志塊共享給其他數據塊,從而提高物理塊的利用率。而邏輯熱塊獨享日志塊,減少了不必要的合并操作,提高閃存的讀寫效率。（3）在垃圾回收算法上考慮了數據塊和日志塊的關聯性和邏輯塊的熱度值,減少了全合并次數提高了垃圾回收的效率,進而提高了讀寫性能。（4）在FlashSim...
【文章來源】：湖南師范大學湖南省 211工程院校
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
更新后循環(huán)隊列狀態(tài)
嵌入式閃存存儲管理系統(tǒng)設計第四章 閃存存儲管理系統(tǒng)軟件仿真4.1 Flashsim 仿真平臺搭建Flashsim 是一款開源的 NAND Flash 仿真平臺，它由 C++語言編寫，是一款事件驅動且模塊化的模擬器，內置了多種 FTL 策略，能夠提供響應時間、功耗等多種統(tǒng)計信息[48]。為了能真實模擬各種硬件環(huán)境，Flashsim 用 C++語言將各個硬件模塊封裝成相應的類，FTL 對各個硬件的訪問就是對相應類的訪問。主要模擬的硬件層包括：SSD、RAM、Controller、Bus、Channel、Package、Die、Plane、Block 和 Page。Flashsim 模擬硬件結構如圖 4-1 所示：
碩士學位論文NAND Flash 上的讀寫效果。為了保證 Flashsim 能夠正確使用 trace 文件，trace文件中必須包括以下數據：請求時間、設備號、請求扇區(qū)號、請求長度、讀寫類型。Flashsim 運行在 32 位 linux 環(huán)境下，需要使用 gcc-2.9.5 進行編譯。為了保證操作系統(tǒng)對 gcc 編譯軟件的支持，本實驗選擇 Ubuntu10.04 作為操作系統(tǒng)，并利用 Disksim3.0 軟件搭建 Flashsim 仿真平臺。在 Ubuntu10.04 系統(tǒng)下除了要安裝 gcc-2.9.5 以外，還需要安裝 bison 和 flex組件對相關命令進行支持。環(huán)境搭建好后，在 DiskSim3.0 源碼上安裝 FlashSim補丁后既可編譯運行。安裝成功如圖 4-2 所示：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于FPGA的NAND閃存控制器的設計與驗證[J]. 王柯,姜一揚,張黃鵬,姜丹丹. 計算機應用. 2018(S2)
[2]基于多閾值的閃存磨損均衡算法[J]. 拓晶,唐磊. 微電子學與計算機. 2018(01)
[3]極小嵌入式系統(tǒng)中閃存轉換層的設計與實現[J]. 任小平,萬瑞罡,羅正華,黃建剛. 成都大學學報(自然科學版). 2017(02)
[4]基于邏輯區(qū)間熱度的NAND閃存垃圾回收算法[J]. 雷兵兵,嚴華. 計算機應用. 2017(04)
[5]Yaffs2文件系統(tǒng)中NAND Flash塊選擇策略的改進[J]. 楊智,嚴華. 四川大學學報(自然科學版). 2016(06)
[6]基于邏輯頁冷熱分離的NAND閃存磨損均衡算法[J]. 王晉陽,嚴華. 計算機應用. 2016(05)
[7]嵌入式Linux中Yaffs文件系統(tǒng)的構建與優(yōu)化[J]. 汪祖民,張紅梅. 火力與指揮控制. 2015(03)
[8]一種混合映射閃存轉換層的設計與實現[J]. 郁志平,劉偉,彭虎,張耀輝. 計算機工程. 2014(02)
[9]大容量NAND Flash文件系統(tǒng)轉換層優(yōu)化設計[J]. 張輝,晏益慧,羅宇. 計算機工程與科學. 2011(04)
[10]一種NAND型三維多層1TXR阻變存儲器設計[J]. 張佶,金鋼,吳雨欣,林殷茵. 半導體技術. 2010(09)
博士論文
[1]面向嵌入式應用的閃存存儲管理系統(tǒng)設計與實現技術研究[D]. 張琦.南京大學 2016
碩士論文
[1]NAND Flash存儲管理的設計與實現[D]. 張小萌.廣東工業(yè)大學 2014
[2]基于GSM的嵌入式物流監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現[D]. 張陽.江南大學 2008
本文編號：3596339
【文章來源】：湖南師范大學湖南省 211工程院校
【文章頁數】：73 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
更新后循環(huán)隊列狀態(tài)
嵌入式閃存存儲管理系統(tǒng)設計第四章 閃存存儲管理系統(tǒng)軟件仿真4.1 Flashsim 仿真平臺搭建Flashsim 是一款開源的 NAND Flash 仿真平臺，它由 C++語言編寫，是一款事件驅動且模塊化的模擬器，內置了多種 FTL 策略，能夠提供響應時間、功耗等多種統(tǒng)計信息[48]。為了能真實模擬各種硬件環(huán)境，Flashsim 用 C++語言將各個硬件模塊封裝成相應的類，FTL 對各個硬件的訪問就是對相應類的訪問。主要模擬的硬件層包括：SSD、RAM、Controller、Bus、Channel、Package、Die、Plane、Block 和 Page。Flashsim 模擬硬件結構如圖 4-1 所示：
碩士學位論文NAND Flash 上的讀寫效果。為了保證 Flashsim 能夠正確使用 trace 文件，trace文件中必須包括以下數據：請求時間、設備號、請求扇區(qū)號、請求長度、讀寫類型。Flashsim 運行在 32 位 linux 環(huán)境下，需要使用 gcc-2.9.5 進行編譯。為了保證操作系統(tǒng)對 gcc 編譯軟件的支持，本實驗選擇 Ubuntu10.04 作為操作系統(tǒng)，并利用 Disksim3.0 軟件搭建 Flashsim 仿真平臺。在 Ubuntu10.04 系統(tǒng)下除了要安裝 gcc-2.9.5 以外，還需要安裝 bison 和 flex組件對相關命令進行支持。環(huán)境搭建好后，在 DiskSim3.0 源碼上安裝 FlashSim補丁后既可編譯運行。安裝成功如圖 4-2 所示：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于FPGA的NAND閃存控制器的設計與驗證[J]. 王柯,姜一揚,張黃鵬,姜丹丹. 計算機應用. 2018(S2)
[2]基于多閾值的閃存磨損均衡算法[J]. 拓晶,唐磊. 微電子學與計算機. 2018(01)
[3]極小嵌入式系統(tǒng)中閃存轉換層的設計與實現[J]. 任小平,萬瑞罡,羅正華,黃建剛. 成都大學學報(自然科學版). 2017(02)
[4]基于邏輯區(qū)間熱度的NAND閃存垃圾回收算法[J]. 雷兵兵,嚴華. 計算機應用. 2017(04)
[5]Yaffs2文件系統(tǒng)中NAND Flash塊選擇策略的改進[J]. 楊智,嚴華. 四川大學學報(自然科學版). 2016(06)
[6]基于邏輯頁冷熱分離的NAND閃存磨損均衡算法[J]. 王晉陽,嚴華. 計算機應用. 2016(05)
[7]嵌入式Linux中Yaffs文件系統(tǒng)的構建與優(yōu)化[J]. 汪祖民,張紅梅. 火力與指揮控制. 2015(03)
[8]一種混合映射閃存轉換層的設計與實現[J]. 郁志平,劉偉,彭虎,張耀輝. 計算機工程. 2014(02)
[9]大容量NAND Flash文件系統(tǒng)轉換層優(yōu)化設計[J]. 張輝,晏益慧,羅宇. 計算機工程與科學. 2011(04)
[10]一種NAND型三維多層1TXR阻變存儲器設計[J]. 張佶,金鋼,吳雨欣,林殷茵. 半導體技術. 2010(09)
博士論文
[1]面向嵌入式應用的閃存存儲管理系統(tǒng)設計與實現技術研究[D]. 張琦.南京大學 2016
碩士論文
[1]NAND Flash存儲管理的設計與實現[D]. 張小萌.廣東工業(yè)大學 2014
[2]基于GSM的嵌入式物流監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現[D]. 張陽.江南大學 2008
本文編號：3596339
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