基于axi总线的闪存控制器设计与优化

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1、分类号_________学号M201172392学校代码10487密级______________硕士学位论文基于AXI总线的闪存控制器设计与优化学位申请人：苏福钦学科专业：计算机系统结构指导教师：刘景宁教授答辩日期：2014年1月21日万方数据AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandOptimizationofFlashMemoryControllerB

2、asedonAXIBusCandidate:SuFuqinMajor:ComputerArchitectureSupervisor:Prof.LiuJingningHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaJan,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本

3、文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内

4、打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要随着信息技术的发展，全球每年产生的信息量飞速的增长，传统的机械硬盘已经无法满足高性能存储的需求。基于闪存的固态存储器具有读写速度快，抗震性能好，功耗低等特点，越来越多的应用到存储系统中。闪存控制器是闪存与主机接口的关键部件，闪存控制器设计的优劣决定了固态存储系统的性能。通过对闪存的特性、存储单元组织结构的分析，结合实验室融合存储板卡的硬件平台，提出一种基于AXI总线的高可扩展性闪存控制器架构。闪存控制器

5、采用AXI总线接口标准，根据闪存命令操作中控制信号的基本行为，将闪存命令控制逻辑分为发送命令字、发送地址、写入数据和读取数据四种基本状态机，编写闪存控制器固件完成闪存的命令操作。将闪存控制器封装成为IP核加入硬件系统中，向上层应用提供软件接口。提出闪存控制器性能提升的方法，采用缓冲器减少闪存控制器的数据传输延时；完成对闪存高级命令的支持，为上层提供性能更高的闪存操作高级扩展接口；针对闪存多层次并行提出实现的方法，通过多分组操作和交错操作实现闪存分组级并行和晶圆级并行，以及I/O调度实现通道的并行，特别针

6、对芯片并行提出了分离事务的方式，将闪存基本操作分为请求阶段和响应阶段，结合软件的调度策略，有效利用闪存访问介质的时间，提高闪存控制器的整体性能。完成实际的硬件平台的功能测试，验证闪存控制器能够正确进行数据的读取、写入和擦除的基本操作和高级命令的操作，并对闪存控制器优化前后进行性能对比分析。分析结果表明，在加入缓冲器和实现高级命令后，闪存控制器性能有较大提升，相比于串行执行闪存命令，通过芯片级的并行，闪存控制器性能提升了70%以上。关键词：现场可编程门阵列，闪存控制器，高级可扩展接口，知识产权核I万方数据

7、华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofinformationtechnology,thedataamountgloballyproducedisgrowingrapidly.TraditionalHDD(harddiskdrive)isunabletomeetthedemandofhighperformancestorage.SSD(Solidstatedrive)basedonflashmemoryhastheadvantageofhighI/Obandwid

8、thandlowpowerconsumption.MoreandmoreSSDhasusedinstoragesystem.Flashmemorycontrolleristhekeycomponentbetweenflashmemoryandthehostinterface,itdeterminestheperformanceofsolidstatestoragesystem.Accordingtotheanalysisofthechara