低成本大容量存储系统设计.pdf

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1、第23卷第14期电子设计工程2015年7月V0l_23No．14ElectronicDesiznEngJu1．2015低成本大容量存储系统设计李姗．．，宋琪．-，朱岩，安军社‘(1．中国科学院空间科学与应用研究中心北京100190；2．中国科学院大学北京100049)摘要：文中设计的大容量存储系统，使用国产芯片搭建系统，成本低廉；采用四级流水，32位扩展，具有较高的数据吞吐率：采用顺延替代，整块补齐，流水对齐的坏块替代方案，算法灵活高效；使用零散空间存储系统重要参数，提高了管理的可靠性。最终方案可实现吞吐量峰值达Gbps以上，容量1Tbyte。关键词：大容量存储系统；坏块管理；

2、低成本；FPGA；NANDFLASH中圈分类号：TN02文献标识码：A文章编号：l674—6236(2Ol5)14-0036-03DesignoflowcostlargecapacitystoragesystemLIShah，SONGQi。，ZHUYan，ANJun-she(1．NationalspaceScienceCenter，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Bering100049，China)Abstract：Wedesignedalo

3、wcostsolidstaterecorderusingdomesticchip．Thesystemusestheparallel32bitextensionstoragemode，combining4levelpipe-line，SOitcouldreachahigherdatathroughput．Thebadblockreplacementalgorithmisflexible．efectiveandreliable．A1lthepipe．1inehasthesanleblocknumber，SOtherewillbesomeblocksleft，forthedifere

4、ntbadblocknumberandlocationindiferentNANDFLASHchips．Theleftblocksi8usedtostoresomeimportantinformationofthesystem．rhePeakthrouIghputofthesystemcouldoverlGbpswithITbytescapacity．Keywords：solidstaterecorder；badblockmanagement；lowcost；FPGA；NANDFLASH“实践十号”卫星是空间科学先导专项确定拟在“十二1)存储阵列容量1TBit；五”期间启动的五

5、颗科学卫星之一，将利用我国技术成熟的2)一组LVDS数据接收接口，50Mbps的接收速率；返回式卫星平台，在空间开展20项微重力和空间生命科学3)一组LVDS数据发送接口，300Mbps的发送速率；实验．内容包括微重力流体物理、微重力燃烧、空间材料科4)一对RS485收发接口。用于收发指令；学、空间辐射生物学效应、空间重力生物学效应和空间生物“实践十号”为科学实验卫星，在轨时间短，成本控制严技术等6个重要学科方向的科学实验。是我国到目前为止内格。测试任务重，数据量巨大。因此，本系统主要芯片都采用容最为丰富的一次空间微重力与生命科学实验计划。“实践国产芯片有效降低成本，使用存储密

6、度高的NANDFLASH十号”卫星在运行过程中将产生大量的图像数据，具有分辨芯片设计大容量存储器，采用双冗余热备份保护措施实现全率高、谱段宽、细节丰富、携带信息量大、输出速率高等特点，轨不间断数据存储保证数据安全可靠。对于探测任务具有重大意义。1存储器硬件设计方案大容量存储系统是现代电子系统的重要组成部分，在通信、雷达、航天等领域都有着广泛的应用[1。由于太空环境复系统硬件设计选器件时遵循低成本的要求：CPU使用抗杂多变。星载大容量存储系统具有其特殊性圆。由于过境时间辐射龙芯WH1770。FPGA使用ACTEL的A3PE3000，NAND有限，高速、大量的数据需要先在本地存储，

7、过境时再延时回FLASH芯片使用珠海欧比特公司的VDNF64G08。该芯片单放。再加上空间环境复杂多变，大容量存储系统需具有掉电片容量为8Gx8bit。该芯片采用3一D封装技术进行叠装，以实存储数据，抗辐射以及良好的抗震动能力。数据存储系统的现更高的存储密度H。芯片基本结构为：8个die，每个die包大容量、高速率、高可靠性、高存储密度、低功耗、非易失性、含4096块，每块包含64页，每页包含(256K+8K)Byte。传统低成本以及体系的标准化、模块化，均是完成未来空间侦察、的航天任务中使