高速大容量固态存储系统的设计

大容量存储系统是高速数据采集和其他应用中非常重要的一个组成部分,主要包括存储器控制和数据存储。本文通过使用FPGA(现场可编程门阵列)成功地实现了数据采集过程中相对低速的Flash存储器对高速和超高速实时数据的存储。FPGA既可作为高速输入数据传输到Flash中间的缓存,又可实现对存储器的读写、擦除等操作时序的控制。该设计已在应用电路中得到了验证。文章最后给出了所测电路板在逻辑分析仪上观察的数据和仿真的部分结果。

嵌入式固态存储系统ECC算法的研究与实现

为提高差错检测和修正(ECC)校验编码的简洁性,从信息编码理论的角度,研究了一种基于Hamming编码方式的ECC方法.通过在数据空间中构造多字节数据的信息矩阵,利用ECC编码方法,设计生成了ECC校验算法的系数矩阵,利用线性空间变换理论计算生成了纠错校验码,提出了一种简洁的、具有较强可计算性的基于ECC校验码的误码校验和定位算法,并给出在嵌入式固态存储器中进行纠错编码、校验和纠错的详细过程.最后运用硬件编程语言VHDL在Xilinx ISE的实验环境下成功实现了该检错纠错算法.结果表明该算法可以检测出1bit以及2bit的读写错误,且可对1bit错误进行修正.

APMSS:一种具有非对称接口的固态存储系统

固态存储系统是解决计算机系统存储墙问题的重要手段,但当前所常用的基于数据块访问方式有很大的局限,存在写放大和无法利用内部存储器件支持字节读写特性等问题,严重影响了固态存储系统的I?O性能和使用寿命.设计了具有非对称接口的固态存储系统(APMSS).在分解文件系统层所提交访问请求的基础上,针对读操作的特性,设计了基于块的读机制,避免改变读粒度增加I?O软件栈开销,并能发挥读缓存的作用;设计了最小化直接写机制,包含通用块层的多粒度固态存储系统映射算法和驱动层的动态粒度写算法,仅将实际需写入数据和位置等信息发送给固态存储系统,提高固态存储系统的写性能,并减少对固态存储系统使用寿命的影响.在开源的块接口固态存储系统PMBD的基础上实现了APMSS的原型,使用存储系统的通用测试工具Fio和Filebench进行测试,结果表明APMSS上的Ext4相比PMBD上的Ext2和Ext4能提高9.6%～29.8%的写性能.

一个容错计算机的固态存储系统的设计与实现

本文叙述了三模冗余容错计算机固态存储系统的设计和实现，它具有可靠性高、容量大、速度快、重量轻、轻耗低等特点，它解决了容错机的数据的可靠存储和转发处理问题。

面向深空探测的高检索精度固态存储系统设计

在深空探测中,探测器上的固态存储系统需要检索出记录的数据并将其传输到地球上。为了更好地利用宝贵的传输时间,研究人员希望该系统具有更准确的检索能力。在现有的探测器固态存储系统设计中,检索精度受到系统RAM容量的限制。提出了一种日志型固态存储系统设计方法,该方法利用日志结构机制对固态存储介质NAND Flash进行管理,以节省RAM容量。通过这种设计方法,可以实现非常小的数据存储粒度,并给每个数据颗粒配备可扩展的索引信息,使得在系统RAM容量有限的情况下可极大提高数据的索引精度。实验结果表明:使用高可靠的反熔丝FPGA实现1 TB固态存储系统,并要求系统可检索到页时,索引数据只需要5.9 Mb的RAM容量开销,系统的平均写速率为118 Mbit/s,平均索引延迟为40.1μs。

外存储设备建模技术研究

外存储设备已经成为计算机系统性能的瓶颈,用于提升外存储设备速度的技术层出不穷,而建模是研究这些技术效能的主要手段。分析了外存储设备建模技术的研究现状,设计了一种固态盘存储系统模型,并应用该模型定量分析了提升固态盘性能的几项主要技术。结果表明:利用建模技术能分析出各种技术的效能,为外存储设备的设计提供有效的指导。

一种有效减小最大擦除次数差的损耗均衡设计

损耗均衡影响智能电能表中闪存固态存储系统的寿命和性能.为了提高系统寿命和性能,本文提出了一种有效减小最大擦除次数差的损耗均衡设计.该设计根据位置指针所指物理块的相对擦除次数差来决定损耗均衡是否需要启动和损耗均衡需要的物理块地址.实验结果表明,该设计相比于已有的损耗均衡方法,能有效减小最大擦除次数差,减小擦除次数方差,有效降低损耗不均衡程度.本文还对影响损耗均衡程度的触发阈值进行了分析与讨论,得出了在选择触发阈值时,需要综合考虑损耗均衡情况和时间开销的结论.