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嵌入式NAND Flash存储系统的设计与实现

作　者: 秦晓康
导　师: 徐惠民
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 存储系统嵌入式系统设备驱动程序 NAND Flash 闪存翻译层(FTL)
分类号: TP333
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 232次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着信息技术的发展和数字产品的普及,嵌入式系统已经成为当今计算机技术研究与应用的一大热点。NAND Flash存储器作为一类非易失性存储器,具有功耗低、读写快、容量大、成本低、抗震性好等优点而被广泛应用于各种嵌入式系统。NAND Flash存储器的管理主要有两种方法：一种是将NAND闪存存储器通过闪存翻译层(FTL)模拟成可随意读写的块设备,使用传统的文件系统进行管理；另一种就是针对NAND闪存的存储特性,使用专门设计的文件系统进行管理。本课题设计就是利用FTL层的方法为移动上网设备设计并实现了基于嵌入式Linux的NAND Flash存储系统,包括块设备层,FTL层,LLD层的设计与实现。本论文首先主要介绍了嵌入式系统当前的背景及发展现状,以及嵌入式NAND Flash存储系统开发课题的项目背景、该课题的选题意义和主要工作。然后,主要介绍主流的Flash技术和Flash存储设备,对最主流的NOR Flash和NAND Flash进行了对比,并着重介绍了NAND Flash的使用,最后介绍了我们设计中采用的NAND Flash芯片。接下来,重点分层具体详细的介绍了这次课题的NAND Flash存储系统的设计与实现方法,并重点介绍了对于块接口层的改写、缓存算法的改进、对地址映射表存放策略的优化以及一种我们使用的负载均衡算法。最后,对课题的研究情况进行了总结,并对系统的后续开发,从硬件改进和系统整合等方面进行了展望。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-12
  1.1 课题研究背景与意义  9-10
    1.1.1 嵌入式系统  9
    1.1.2 嵌入式存储系统  9-10
  1.2 课题内容与主要工作  10-11
  1.3 论文组织结构  11-12
第二章 Flash存储设备介绍  12-23
  2.1 Flash存储器  12-17
    2.1.1 Flash存储器概述  12-13
    2.1.2 Flash存储器技术分类  13-15
    2.1.3 NOR技术与NAND技术比较  15-17
  2.2 NAND Flash的使用  17-23
    2.2.1 使用条件和要求  17-18
    2.2.2 设计中所采用的NAND Flash芯片介绍  18-23
第三章嵌入式Linux存储系统概述  23-32
  3.1 块设备驱动  24-27
    3.1.1 块设备驱动介绍  24-26
    3.1.2 块设备驱动接口  26-27
    3.1.3 块设备驱动的请求处理方法  27
  3.2 针对Flash存储设备的嵌入式Linux存储系统  27-32
    3.2.1 Flash转换层技术  28-29
    3.2.2 闪存日志文件系统  29-32
第四章 NAND Flash存储系统  32-54
  4.1 NAND Flash存储系统的总体设计  32-33
  4.2 块设备驱动层  33-36
  4.3 FTL层  36-50
    4.3.1 地址映射  36-39
    4.3.2 缓存及缓存换出算法改进  39-44
    4.3.3 坏块管理  44-45
    4.3.4 负载均衡  45-47
    4.3.5 垃圾收集  47
    4.3.6 ECC纠错  47-50
  4.4 LLD层  50-52
  4.5 硬件层  52-53
  4.6 结果与分析  53-54
第五章总结和展望  54-56
  5.1 论文总结  54-55
  5.2 工作展望  55-56
参考文献  56-58
致谢  58-59
攻读学位期间发表的学术论文  59

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