机载系统NANDFlash存储技术.pdf

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1、第4_4卷第1期航空计算技术V01．44NO．12014年1月AeronauticalComputingTechniqueJan．2014机载系统NANDFlash存储技术邢亮，黄晖，田丹(中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：为了发挥NANDFIash在机载环境中非易失性、体积小、固态性、重量轻、低功耗、抗震动等特点，介绍了NANDFlash的存储特性。对NANDFlash存储的关键技术进行了改进，提出了基于域机制的地址映射方式和基于阈值的损耗均衡方法，为机栽系统能够更加可靠、实时

2、和安全地进行数据存储提供了选择。关键词：NANDFlash；域机制；地址映射；阈值；损耗均衡中图分类号：TP333文献标识码：A文章编号：1671·654X(2014)01—0123·03ResearchonMemoryTechniqueofNANDFLashinAirborneSystemXINGLiang，HUANGHui，TIANDan(XianAeronauticsComputingTechniqueResearchInstitute，AVIC，Xian710068，China)Abstract：

3、NANDFlashhasthemeritsofnon．volatility，smallvolume，solidstateness，lightweight，lowpowerconsumptionandshockresistance．NANDflashmemoryTechniqueresearchedinairbornesystemhavebeenproposedinrecentyears．ThepaperintroducesthestoragecharacteristicsoftheNANDFIash，se

4、veralkeytechniquesforeficientexploitationofNANDFlashmemoryareimproved，includingAddressmappingbasedonregionmechanismandwearlevelingbasedonthreshholdvlalue．Keywords：NANDFlash；regionmechanism；addressmapping；threshholdvlalue；wearleveling引言1NANDFlash存储特性及关键技术随

5、着机载系统向高度综合化方向的纵深发展，机1．1存储特性载系统的资源高度共享、数据高度融合的特征日益显NANDFlash作为一种典型的固态闪存存储器，以著，系统的信息量越来越大，对数据存储的要求也越来块阵列为存储单元。块是进行擦除操作的基本单位，越高。机械硬盘是当前最常见的存储设备，因为其访擦除操作将块内所有位都置为“1”，页是读写操作的问速度较快，适合存储系统需要经常访问和快速访问基本单元，在对页进行写操作之前需要判断该页所有的程序和文件。但机械硬盘存储设备具有高速转动装位是否为“l”，如果全部为“l”，

6、则可以进行写操作，否置，在运行过程中不能剧烈震动，在抗恶劣环境的机载系统中若使用机械硬盘存储海量数据，其系统可靠性将大大降低。字节近年来，随着闪存技术的发展，基于闪存技术形成×64页的固态存储器SSD(solidstatedisk)以其具有的存储密字节度和可靠性高、体积小、重量轻、抗震性强、适应温差范)字节-围大、能耗低等特点，广泛应用于机载系统中。例如美-4224M军F一22采用固态存储器记录模拟平显和数据多功能显示器的视频数据，捷克L一159B采用固态存储设备作为飞机安全系统的关键部件，用于飞机监视系

7、统。本文结合机载系统的应用环境，对固态存储器NAND—Flash的存储技术进行了研究。图1NANDFIash结构收稿日期：2013—11—15修订日期：2013—12—10基金项目：航空科学基金项目资助(2013ZA31001)作者简介：邢亮(1983一)，男，陕西宝鸡人，工程师，硕士，主要研究方向为嵌入式软件。航空计算技术第44卷第1期则，需要先进行擦除操作。化NANDFlash存储器第1个磨损块出现的时间，提高如图1为NANDFIash结构图。该Flash由4096个可靠性。块组成，每个块由64页组成

8、，每个页大小为2012损耗均衡分为动态损耗均衡和静态损耗均衡。动(2048+64)个字节。每一个页中，0—2047字节为数态损耗均衡策略主要均衡对象为使用频率较高的有效据存储区，用来存储用户数据；2048～2011字节为块和较少使用的无效块，当更新或者写入的数据没有Spare区，用来存储当前页的状态信息。空间时，将触发垃圾回收，垃圾回收后，从所有空闲块1．2存储技术中找出一块擦除次数最少的块作为替代块，将有效数1．2．1地址映