NAND闪存可靠性验证实验平台设计与应用

为满足NAND闪存芯片性能和可靠性量化分析与测试的教学实验需求,自研NAND闪存可靠性验证实验设备,基于该设备构建了NAND闪存可靠性验证实验平台。平台支持软硬件构建过程测试和结果分析等相关实验内容,并通过实例测试验证了其实用性。平台可覆盖计算机类工科本科阶段多门专业课程的课内实验、专题实验、开放创新实验、课程设计以及毕业设计等,培养学生理论结合实践、独立思考、动手解决工程问题的能力。

铠侠正式发布业界首款车载UFS 4.0嵌入式闪存

存储器解决方案的全球领导者铠侠株式会社宣布,该公司已开始提供业界首款(2)面向车载应用的通用闪存(3)(UFS)4.0版嵌入式闪存设备的样品(1)。新产品性能高,采用小型封装,提供快速的嵌入式存储传输速度,适用于多种新一代车载应用,诸如车载远程信息处理系统、信息娱乐系统以及ADAS系统(4)。铠侠车载UFS产品的性能显著提升(5),顺序读取速度提升约100%,顺序写入速度也提升约40%。通过性能提升,相关应用能够更好地利用5G连接的优势,带来更快的系统启动速度和更优质的用户体验。

构建新一代核心存储系统,以“全闪存+DME”打造科技赋能新模板

近日,齐鲁银行以“全闪存+DME(数据管理引擎)”打造科技赋能新模板,积极探索数字化发展新路径。在“融慧齐鲁”云平台上线一年之际,齐鲁银行以“数据源、数据分析、基础支撑平台、应用平台”的多层架构为核心,搭建数据驱动、融合发展、联创共享的数字金融新生态,面向客户构建了“线上+线下”“场景+服务”的全方位服务体系。作为山东省较具代表性的城市商业银行之一,齐鲁银行自建行伊始即确立了“科技兴行”战略,坚持以数字化转型成果为全行各业务条线赋能。

一种面向基于闪存的脉冲卷积神经网络的模拟神经元电路

该文面向基于闪存(Flash)的脉冲卷积神经网络(SCNN)提出一种积分发放(IF)型模拟神经元电路,该电路实现了位线电压箝位、电流读出减法和积分发放功能。为解决低电流读出速度较慢的问题,该文设计一种通过增加旁路电流大幅提高电流读出范围和读出速度的方法;针对传统模拟神经元复位方案造成的阵列信息丢失问题,提出一种固定泄放阈值电压的脉冲神经元复位方案,提高了阵列电流信息的完整性和神经网络的精度。基于55 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺对电路进行设计并流片。后仿结果表明,在20 μA电流输出时,读出速度提高了100%,在0 μA电流输出时,读出速度提升了263.6%,神经元电路工作状态良好。测试结果表明,在0~20 μA电流输出范围内,箝位电压误差小于0.2 mV,波动范围小于0.4 mV,电流读出减法线性度可达到99.9%。为了研究所提模拟神经元电路的性能,分别通过LeNet和AlexNet对MNIST和CIFAR-10数据集进行识别准确率测试,结果表明,神经网络识别准确率分别提升了1.4%和38.8%。

Dual-FTL:一种基于MLC/SLC双模闪存芯片的闪存转换层

为了解决多级单元(MLC)闪存相对于单级单元(SLC)闪存写入性能低和擦除寿命短的问题,提出了一种基于MLC/SLC双模闪存存储芯片的闪存转换层Dual-FTL.利用MLC/SLC双模闪存芯片的双烧写模式,Dual-FTL将闪存空间分为容纳热数据的小容量SLC区域和容纳冷数据的大容量MLC区域.同时,Dual-FTL提出了识别数据冷热度的方法,并可以根据负载变化动态调整策略参数.实验结果表明,Dual-FTL可以让MLC/SLC双模闪存在一半的比特成本下提供和SLC闪存相似的性能和使用寿命.

基于闪存固态盘的存储系统性能优化关键技术综述

闪存固态盘(SSD)具有高并行性、复杂的内部事务以及具有计算能力等特性。现有的存储系统是针对磁盘设计的,无法充分利用闪存固态盘的性能。本文介绍闪存固态盘给现有存储系统带来的问题与挑战,并从提高系统总带宽、减少固态盘内部事务对性能的影响、性能服务质量保证与利用固态盘的计算能力4方面阐述其性能优化关键技术,最后讨论了基于闪存固态盘的存储系统的发展方向。本文归纳指出,软硬件协同的设计方式是优化基于闪存固态盘的存储系统的发展趋势,软硬件协同设计有助于提供可预测的性能及可控的端到端延迟。

格芯和Microchip宣布Microchip 28 nm SuperFlash嵌入式闪存解决方案投产

格芯(Global Foundries)与Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)及其旗下子公司Silicon Storage Technology(SST)共同宣布,采用GF 28SLPe制程的SST ESF3第三代嵌入式SuperFlash技术NVM解决方案即将投产。在实施SST广泛部署的ESF3 SuperFlash技术方面,格芯确立了新的行业基准。该实施方案具有以下功能和优势:成本最低的28 nm HKMG ESF3解决方案,仅增加了10个掩模,包括真正的5 V IO CMOS器件;SST ESF3位单元尺寸小于0.05平方微米,极具竞争力;工作温度额定值为-40~125℃;读取访问时间为25 ns、编程时间为10μs、擦除时间为4 ms;超过100000次编程/擦除循环的耐用性;不影响使用GF 28SLPe平台合格IP的设计流程(EG流程);可立即提供4~32 Mb的现成宏程序;可从SST或GF获得定制宏设计支持。

基于代价的闪存数据库缓冲区置换算法

提出一种基于闪存硬盘(solid state disk,简称SSD)的自适应缓冲区管理算法CBLRU,其将数据页的置换代价与其驻留内存的影响相结合,为每个数据页附加一个权值,当发生页缺失问题时,选择具有最小权值的数据页进行置换,从而可以在延长修改页驻留缓冲区的同时,避免某些修改页长期占用缓冲区中有效空间问题的发生.由于该权值会根据不同闪存的读写代价进行动态调整,因此可适用于不同类型的闪存硬盘;进一步,提出了同类型数据页的权重关系稳定性结论,基于该结论,CBLRU将缓冲区中的数据页组织为两个LRU队列,分别用于管理只读页和修改页,从而将内存的CPU操作代价从O(klogk)降低为O(1).基于不同闪存硬盘和不同存取模式的实验结果说明,CBLRU可有效应用于不同类型的闪存硬盘,且综合性能优于已有方法.

NAND闪存市场很衰很混乱

曾经是存储器厂商的“超级大利基”，可如今的NAND闪存市场却陷入一派低迷气氛当中，甚至有市场调研机构断言，NAND闪存市场将行进至崩溃边缘。这种说法似乎并非危言耸听，因为有模块厂指出，2008年NAND闪存市场是历年来最疲软的一年，虽然业者海力士已经两度减产，但对于挽救市场效益似乎效果甚微，因为现在NAND闪存市场问题的症结主要在终端需求方面，而非供给端，受到全球经济不景气影响，各个业者都在缩减开支，导致NAND闪存产品需求萎缩，至少今年年底前都看不出反弹迹象。

HV-Recovery:一种闪存数据库的高效恢复方法

和磁盘相比,闪存作为一种新型的存储设备,具有读写速度快、抗震、省电、体积小等优点.因此,当前的研究普遍认为闪存将取代磁盘成为新一代的数据库二级存储设备.但是,由于闪存具有和磁盘不同的一些固有的读取特性,将当前基于磁盘设计的数据库直接移植到闪存上时,并不能充分发挥闪存设备的优越性.在数据库的恢复过程中,由于闪存的异地更新和重写之前先擦除的特性将带来大量高代价的小的随机写,直接使用传统的恢复方法在闪存数据库中就更难以充分利用闪存的优越性.因此,文中提出了一种对闪存中天然存在的数据的历史版本来进行管理和利用的恢复方法HV-recovery,来改进undo恢复的性能.通过和开源数据库Oracle Berkeley DB的比较,实验结果表明HV-recovery是原有的恢复算法性能的2~8倍,充分说明了其优越性.

Sub-Join:面向闪存数据库的查询优化算法

固态硬盘具有高速的随机读取速度、低功耗、体积小等特点,被认为将取代磁盘成为新一代的数据存储设备。但是闪存数据库的查询性能的提高却远小于固态硬盘相比于磁盘I/O性能的提高,其原因在于现有的数据库是基于磁盘设计的,不能充分发挥固态硬盘的高速性能。提出一种名为子连接(Sub-Join)的连接算法。首先将数据表的连接列和主键投影为新的子表,然后对子表进行接连操作,最后根据子表的连接结果再从原始数据表中回取查询结果。通过和开源数据库Oracle Berkeley DB的比较实验,结果表明子连接算法比原有算法的性能提高了40%～100%,充分说明了它的优越性。

闪存循环位图的损耗均衡机制研究

为了提高闪存的寿命,提出了闪存寿命的数学表达式,研究了闪存寿命和损耗均衡机制的关系。通过研究现有的均衡损耗机制,设计了一种新的闪存循环位图的损耗均衡机制。在传统的系统架构,加入循环位图从而得到一种新的系统架构。通过动态写入和静态回收两个阶段详细描述了该机制的基本工作流程和方法。最后通过性能分析,证实该机制能够显著提高闪存物理块的损耗均衡程度,因此具有一定的应用价值。

高效的闪存空间分配与回收方法

随着闪存容量的不断增长以及企业计算、Web数据管理等新型闪存应用的出现,如何管理大容量闪存的存储空间已成为一个迫切需要解决的问题.针对已有闪存空间管理方法存在的低垃圾回收效率和低空间利用率等问题,提出了一种新的高效的闪存空间分配与回收方法,称为BSFTL.BSFTL将数据块区分为冷热两种类型并采用不同的存储管理方式.实验结果表明,BSFTL方法可以显著降低垃圾回收的代价,同时提供了较高的闪存空间利用率.

一种自适应的闪存存储管理方法

针对数据库的数据访问特点和已有的闪存存储管理方法的不足,提出一种新的自适应的闪存存储管理方法AFS.AFS方法将逻辑页区分为日志和非日志两种模式,并采用不同的更新方法;同时能够根据负载的变化自适应地调整逻辑页的模式.实验结果表明,AFS方法能够在提高闪存数据更新性能的同时较好地兼顾数据读取性能.

基于PCI Express的闪存存储系统设计

通过采用PCI Express接口,应用并行和流水线技术,提高存储系统的读写速率。设计闪存映射层算法,在不降低系统读写性能的基础上易于管理数据。该方案在Virtex 5 FPGA上实现,并对其性能进行测试,结果表明,数据连续写速率达到400 MB/s,读速率达到500 MB/s,能满足高端应用的需求。

一种高性能低成本闪存系统设计

存储系统作为航空航天电子信息系统的重要组成部分,承担载荷数据的整合、大容量数据的存储及数据传输等任务。随着用户需求的增长和电子信息系统的发飞速发展,航空航天电子信息系统的应用环境对存储系统提出了高传输带宽、更大存储容量并且在保证可靠性、安全性的同时尽可能降低成本的要求。在上述背景下,文章提出了一种在系统构架、存储管理以及冗余容错等方面的创新设计,探索低成本元器件在高性能存储系统中的应用解决方案。通过飞行验证表明,该系统可以满足用户的存储要求,降低设计成本,模块化标准化设计缩短了研发周期,有利于提高系统可靠性,可以保证后续产品进行稳定的扩展升级。

向全闪存数据中心进发

闪存相对于磁盘存储已形成碾压性的技术优势。相对于传统磁盘存储,闪存究竟有多大优势?我们可以看Pure Storage最近发布的一组数据:在性能和空间利用率上比磁盘产品高出十倍;人工维护投入比磁盘产品减少五到十倍;总体拥有成本(TCO)比磁盘产品至少低50%;可以消除用户环境中与磁盘存储相关的各种问题。

PWLRU:一种面向闪存数据库的缓冲区存取算法

针对现有缓冲区替换算法无法充分发挥闪存数据库性能的不足,研究了缓冲区存取方法.根据数据库OLTP应用中IO行为的特点以及闪存的物理特性,提出一种新的缓冲区存取算法——基于页面权重的最近最少使用替换(PWLRU).PWLRU首先对缓冲区内的页面设定权重,在扫描与修改某页面时对权重进行调节,并优先替换权重为零的页面.实验选用基于MYSQL的TPC-C测试标准作为模拟仿真环境,实验结果证明:PWLRU不仅能保证缓存命中率不低于经典的最近最少使用替换算法(LRU),而且在闪存上的IO平均读取代价和能耗均优于LRU和之前面向嵌入式闪存环境提出的先清除-最近最少使用替换算法(CFLRU),是一种特别适合闪存数据库的缓冲区存取算法.

浙江移动 以全闪存数据中心赋能创新应用

“海定则波宁”。宁波,这座兼顾江南温婉与壮丽海港的城市,在数字化转型的潮涌中,在科技赋能的加持下,焕发出新的时代风采。在宁波杭州湾新区,一位工作人员正在中国移动长三角(宁波)数据中心仔细巡检着机房内的每一台服务器,确保存储在云端的数据能够高速流动、飞架在河流山川上的电网实现智能巡检、远隔千里的医生实时进行远程辅助诊疗……