高可靠固态存储模块的实现与应用

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1、高可靠固态存储模块的实现与应用　　摘要：研究基于NAND-FLASH的固态存储模块的开发和应用，具有重要的现实意义。文章提出了一种高可靠固态存储模块实现及其在计算机系统中应用的方法，即采用数据纠错、损耗均衡、过量配置、坏块管理、RAID等技术实现计算机系统的高可靠性存储模块，并考虑非正常断电保护以及数据加密、数据销毁等功能，以满足高可靠、深层次的应用需求。　　关键词：高可靠；固态存储；NAND-FLASH；计算机系统　　中图分类号：TP399文献标志码：A文章编号：1006-8228（2015）09-14-03　　Realizationandapplicati

2、onofhigh-reliablesolid-statestoragemodule　　WuHongcheng1，PanQi2　　（1.No.52ResearchInstituteofCETC，Hangzhou，Zhejiang310012，China；2.Theairforce'smilitaryrepresentativeofficeinZhejiang）　　Abstract：Researchonthedevelopmentandapplicationofsolid-statestoragemodulebasedonNAND-FLASHhasimportan

3、tpracticalsignificance.Thispaperproposestherealizationofahigh-reliablesolid-statestoragemoduleanditsapplicationinthecomputersystem，namelythedatacorrection，wearleveling，9excessallocation，badblockmanagement，raid，andothertechnologyisusedtoachievehighreliabilitystoragemoduleforcomputers

4、ystem，andtakingintoaccountthenon-normalpower-offprotectionanddataencryption，datadestruction，andotherfunctions，tomeetthedemandsofhighreliableandin-depthapplications.　　Keywords：high-reliable；solid-statestorage；NAND-FLASH；computersystem　　0引言　　在过去30多年里，硬盘驱动器在计算机系统存储介质中一直占据统治地位，然而除了存储容量有

5、大幅度提升外，其读写速度没有明显的提升。为应对当前计算机系统对存储介质读写速率的需求，尤其是面对广泛的PC机应用市场，研究高可靠、低成本的固态存储模块具有重大的意义，可为计算机商用系统的应用带来数据处理上的革新。　　本论文结合NAND-FLASH存储介质的使用特点，提出了一种高可靠固态存储模块的开发及在计算机系统的应用方法，即采用数据纠错、损耗均衡、过量配置、坏块管理、RAID等技术实现计算机系统的高可靠性存储模块，并考虑了非正常断电保护以及数据加密、数据销毁等满足高可靠及深层次的应用需求。　　1固态存储模块的总体实现　　面对当前计算机系统的应用需求，本文提出

6、了NAND-　　FLASH芯片的高可靠固态存储[1]模块的实现原理，如图1所示。9　　固态存储模块主要由接口电路、大规模可编程门阵列（FPGA）、数据缓存、嵌入式处理器及其外围电路、协处理器以及存储介质组等几大部分组成。嵌入式处理器为存储模块控制中心，实现对外命令通信、工作流程控制、数据读写、目录管理等各种控制功能。FPGA负责数据流的控制，主要包括外部数据接口逻辑、DDR3数据缓存控制逻辑、内部通信逻辑以及FLASH控制逻辑等。数据缓存主要实现高速、突发用户接口数据流与后端FLASH存储介质组间歇性数据流的速率匹配，通常采用多片高速、大容量数据缓存芯片并行工

7、作[2]实现。存储介质组由多片高密度的NAND-FLASH芯片组成，为实现高速数据读写，采用多通道并行工作[3]的方式实现，并且每通道再采用多片FLASH芯片并行工作。对外接口实现通用（如SATA3.0等）或者专用接口（自定义接口，适用个性化专用需求）。　　[外围电路][处理器＼&][内部接口][大规模　　可编程门陈列＼&][协处理器][接口　　电路][命令接口][接口　　电路][数据接口][数据缓存][存储　　介质组]　　图1高可靠固态存储模块的总体实现原理　　2高可靠存储模块的实现技术及应用方式9　　结合计算机系统的应用需求，实现固态存储模块数据可靠读写及

8、存储，需要针对NAND-FLASH的主