大容量NAND Flash阵列管理技术研究与实现.pdf

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1、硕士学位论文大容量NANDFlash阵列管理技术研究与实现ResearchandImplementationofLarge-capacityNANDFlashArrayManagementTechnology卢千红哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP333.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文大容量NANDFlash阵列管理技术研究与实现硕士研究生：卢千红导师：乔立岩教授申请学位级别：工学硕士学科、专业：仪器科学与技术所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：2

2、018年6月25日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP333.5U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchandImplementationofLarge-capacityNANDFlashArrayManagementTechnologyCandidate:LuQianhongSupervisor:Prof.QiaoLiyanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEn

3、gineeringSpeciality:InstrumentScienceandTechnologyAffiliation:SchoolofElectricEngineeringandAutomationDateofDefense:June,2018Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要数据存储在大数据时代下扮演着举足轻重的角色，只有安全可靠的存储了数据，才能分析和利用数据。但是随着科学技术的发展，

4、各种应用产生的数据量越来越大，而且速度也越来越快，这对数据存储设备提出了新的要求：大容量和高存储带宽。利用NANDFlash构成的存储阵列不仅容量大、速度快，而且抗振性能优越，刚好可以满足这些新要求。但是由于NANDFlash本身的缺陷：拥有坏块，数据位会发生翻转。所以在使用NANDFlash作为存储介质时必须要对这些缺陷进行控制和管理。而传统的管理技术中，坏块管理检索速度慢，而且需要消耗大量FPGA的RAM资源，纠错算法大多都是串行编解码，速度太慢不适用于高速场合，这些适用于单片NANDFlash的技术不

5、再适用于NANDFlash阵列的管理，所以本课题就是针对这些管理技术在NANDFlash阵列中的应用进行研究和实现。本课题针对高速顺序存储场合，在硬件层对NANDFlash阵列的管理技术进行研究和实现，设计了NANDFlash阵列存储卡，提出了NANDFlash阵列管理方案，并根据NANDFlash的结构特点设计了写入流水线技术，提升NANDFlash的写入速度。针对NANDFlash阵列的坏块采用了坏块跳过的管理策略，在研究其他坏块表存储方案的基础上，提出了自己独有的方案：存储NANDFlash中的坏块地

6、址，并且把坏块地址分为两部分，一部分是RAM的数据位，另一部分是RAM的地址位。这种方式大大的节约了FPGA的RAM资源。而对于NANDFlash的位翻转，使用BCH纠错算法来进行检错纠错，设计了缩短BCH码（1112，1024，8），先用软件方式验证了BCH算法的正确性和完整性；然后在BCH固件设计中，通过采用32位并行编解码的方式来加快编译码速度，解决了传统BCH串行编解码速度慢的问题。本课题研究的大容量NANDFlash阵列管理技术在相控阵雷达测试试验中得到了应用，与实际雷达进行了对接实验，实验结果表

7、明，本课题设计的存储卡的容量和带宽能够充分满足雷达试验的需求，研究的大容量NANDFlash阵列管理技术能够保证数据存储的稳定性和可靠性。关键词：NANDFlash阵列；固件设计；写入流水线；坏块管理；BCH算法I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractDatastorageplaysapivotalroleintheeraofbigdata.Onlywhendataisstoredsafelyandreliablycandatabeanalyzedandused.However,withthedev

8、elopmentofscienceandtechnology,theamountofdatageneratedbyvariousapplicationsisincreasing,andthespeedisgettingfasterandfaster.Thisputsforwardnewrequirementsfordatastoragedevices:largecapacityandhighstorageband