基于闪存阵列的高速数据存储技术研究

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1、中北大学学位论文分类号：TM938.8单位代码：10110学号：s20090369中北大学硕士学位论文基于闪存阵列的高速数据存储技术研究硕士研究生蒲南江指导教师张丕状学科专业信号与信息处理中北大学学位论文2012年4月20日图书分类号TM938.8密级非密注1UDC硕士学位论文基于闪存阵列的高速数据存储技术研究指导教师张丕状申请学位级别工学硕士专业名称信号与信息处理论文提交日期2012年5月15日论文答辩日期2012年6月3日学位授予日期________年______月______日论文评阅人____________________________

2、____________________________答辩委员会主席_______________________2012年4月20日中北大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送

3、交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于闪存阵列的高速数据存储技术研究摘要课题针对单片NAND型闪速存储器存储容量较小和存储速度较慢的特点，通过构建闪存阵列的方式来增大存储容量、提高存储速度实现了大容量高速存储。利用位扩展技术完成了以单片NANDFLASH为基本存储单元的存储阵列的横向扩展，利用分时加载

4、技术实现了纵向的扩展，构建了m×n的通用阵列。然后提出了对存储阵列中无效块的处理方法，根据阵列的行列m、n的取值不同分别提出了全相关、全独立、行相关、列相关四种管理机制。在进一步研究阵列的工作原理之后，为存储阵列设计了专用的DMA逻辑控制电路。最后，讨论了存储阵列的数据管理方法，在各个相关模块的存储阵列中建立系统信息区、状态标识区、文件信息区、参数配置区、数据存储区，这样能方便有效的存储和管理测试数据。在提出存储阵列的构建、存储阵列工作原理、无效块处理机制和数据管理方法之后，本文还通过动态参数测试系统的设计为例，介绍了存储阵列在测试系统中的应用。测

5、试系统包括FPGA主控系统、模数转换模块、FLASH存储阵列、USB接口电路等。主控系统采用的是以FPGA为载体的SOPC系统，SOPC内部集成了Microblaze软核处理器及用户自行设计的IP核，用户IP是完成采集存储的核心电路；模数转换模块支持2、4、8、16四种可选通道的同步数据采集，在16通道同步采集的状态下，采样速率能达到400ksps；FLASH存储阵列系统采用1×4的阵列，无效块处理机制采用行相关方式；USB接口电路主要作用是为处理器和上位机提供数据通道，方便测试系统接收来至上位机的各种操作命令，以及保证测试数据的顺利回传。最后通过

6、测试实验验证了存储阵列的存储速度能达到16.6MB/s，也保证了测试系统的可靠性。关键词：闪速存储器,存储阵列,无效块,数据管理方法中北大学学位论文ResearchonHigh-speedDataStorageTechnologyBasedonFlashMemoryArrayABSTRACTInordertosolvethedisadvantageofasinglechipflashmemory’slimitedstoragecapacityandspeed.Thisarticledescribestheachievementofhighspeed

7、andlargecapacitystoragememory,byconstructingaflashmemoryarraytoincreasethestoragecapacity,improvethestoragespeed.Theuseofbitextensiontechnologyandtime-sharingloadtechnologytocompletehorizontalandverticalexpansionofmonolithicNANDFLASHmemorycell,andbuildagenericm×narray.Theninva

8、lidblocksonthestoragearrayisproposedapproach,accordingtothear