nandflash驱动及ftl算法设计与优化

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1、THEDESIGNANDANALYSIS0FFTLANDNANDFLASHDⅪⅦRADissertationSubmiRedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYunZhuSupervisedbyProf．YangQuanshengSchoolofComputerScienceandEngineeringSoutheastUniversityDecember2009厂摘要jlIIIIlII[IrfllrlllIJIll[IJlIrrrJ

2、IIIfiIIrJillY1753597Flash存储设备广泛的应用在各种手持终端中，主要存储音乐、视频、图片等数据。其优势在于单位体积小，结构简单，使用方便，不需要自带电源，并且可以反复读写和擦除，操作速度很快，使用安全性很高，适用于各种不同的环境。FlashTranslationLayer(FTL)是管理Flash数据的核心，它连接上层的操作系统，执行操作系统发出的指令；管理下层的Flash存储器件，在操作系统和Flash存储器中提供了一个实时操作的桥梁。本课题首先对嵌入式系统，Flash存储器的结构，FLASH存储器文件

3、系统的种类以及应用特点和关键技术进行了较详细的论述，同时对于Flash存储器中数据管理的FTL关键技术进行了详细的分析，并对该技术在数据块回收方面进行了必要的改进，最终完整的实现了改进后的FTL算法。为了能与主流操作系统进行连接，论文还对广泛采用的FAT／FAT32文件系统进行了分析，传统的文件系统都是用在RAM中的数据缓冲区来进行文件系统数据的读写，这样能够大大地提高文件系统的效率。但是这样也带来严重的隐患。当非正常断电发生时，缓冲区中的数据可能还没有来得及写回磁盘或Flash存储器，引起部分数据的丢失。缓冲区的数据可能包含

4、了文件系统的管理信息，如文件系统超级块、inode表、inode节点等数据。如果这些信息丢失的话，会导致这个文件系统数据组织的混乱。严重时甚至会导致文件系统的完全崩溃。论文中详细阐述了FAT／FAT32与FTL之间的关联性，分析了将FTL应用于FAT32文件系统的可行性，最后将FTL应用于FAT32文件系统，实现了有关FAT32文件系统驱动层，使得上层文件系统能以兼容FAT／FAT32的访问方式对NANDFlash进行方便的操作。这一设计成果成功应用于上海智多微电面向市场推出的K900系列PMP(PortableMediaPl

5、ayer)解决方案中，证明设计的FTL及NandFlash驱动能够完全满足市场应用的需要。关键词：嵌入式系统；NandFlash；FTL；Flash文件系统；空间回收算法；FAT／FAT32：AbstractNandFlashisnowwildlyusedinvarioushandsets，itisusedtorecorddatassuchasmusic，vedioandpictures．FlashMemoryhasits’ownadvantages．Ithassmallunitarea,simplestructure，eas

6、ytouse，ilosupplyvoltagerequiredandcallberepeatedread，writeanderasequickly．Besidesthat,ithashighsecuritystandardandreliability，SOitcallfitallkindsofenvironments．TheFlashTranslationLayer(VTL)istheco∞tomanagementofdata．ItlinkstheupperOS(operationsystem)，executestheinst

7、ructionsfromtheOSandmanagetheFlashstoragedeviceinthebottomlayer．Insummary，itsupplyabridgebetweentheoperatingsystemandtheNandFlash．TheNandFlashstoragedevicestructuresandFTLkeytechnologymdetailledanalysisedinthispaper．DesignandimplementiontheFTL．AtlastuseditinFATfiles

8、ystem，SOastothefilesystemCanbeoperateNandFlashsimilarHarddisk．KeyWords：NandFlash；FTLlI东南大学学位论文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