基于閃存的大容量存儲陣列

摘要 大容量、高速度、高密度、低功耗、低成本、高可靠性和靈活性一直是星上記錄設備信息存儲技術(shù)的主要研究?jì)热莺妥非竽繕?。文中研究并?shí)現了一種基于NAND型Flash的高速大容量固態(tài)存儲系統，成果為實(shí)際研制應用于星的基于閃存的大容量存儲器奠定了基礎，具體較好的指導和借鑒意義。
關(guān)鍵詞 記錄設備；數據存儲；大容量；NAND

基于NAND的高速大容量存儲陣列，是作為高速大容量存儲原理樣機中200 MB速率存儲板的部分，而高速大容量存儲樣機，是針對星載大容量實(shí)時(shí)存儲需求而進(jìn)行的前期演示研究。
高速大容量存儲原理樣機由高速接口、存儲控制、存儲陣列及通信母板組成，如圖1所示。

存儲控制器是系統的核心，分為存儲控制一和存儲控制二，兩者都通過(guò)10／100 M以太網(wǎng)絡(luò )與上位機通信，接收上位機的指令。其中控制一接收指令后產(chǎn)生高速數據源，通過(guò)高速數據接口傳至控制二，在上位機的指令下從而完成高速數據緩沖、數據速率變換、存儲陣列控制。存儲控制二將收到的上位機命令進(jìn)行處理后轉發(fā)至存儲板，存儲板根據NFlash的特性進(jìn)行編程存儲。
文中研究重點(diǎn)是基于Nand Flash的200 MB速率存儲板的設計與實(shí)現。電路設計和Verilog HDL程序，其編譯、調試、綜合、布線(xiàn)、配置和下載是在ISE 10．1開(kāi)發(fā)平臺下完成的，功能與時(shí)序仿真在Modelsim 6．2b平臺下完成。
ISE是集成綜合環(huán)境的簡(jiǎn)稱(chēng)，它作為Xilinx FPGA／CPLD的綜合性集成設計平臺，可以完成整個(gè)FPGA／CPLD開(kāi)發(fā)過(guò)程，其集成的在線(xiàn)邏輯分析儀ChipScopePro更是在硬件設計驗證方面起到了不可忽略的作用。

1 存儲芯片的介紹
1．1 Nand閃存的選型
全球支持NAND技術(shù)閃存的生產(chǎn)廠(chǎng)商主要有Samsurrg、Toshiba、Fujistu等，其中Samsung呈現出比較突出的技術(shù)優(yōu)勢：容量大、存取速度快、體積小、成本低、芯片間的兼容性好，便于升級和更新。由于本系統對高速和大容量的需求，故選用K9WBG08U1M型4GNAND閃存作為存儲陣列的存儲芯片。
1．2 三星K9WBG08U1M型NAND閃存
NFlash內部包含了兩個(gè)獨立的K9KAG08UOM。其基本存儲結構按頁(yè)和塊劃分。K9KAG08UOM芯片每片共有8 192塊，每塊有64頁(yè)，共有8 192 ×64=512頁(yè)。每頁(yè)中有4 000+128 Byte的存儲單元，每片的容量約有4×512 kB=2 GB。因此，單片K9KAG08U1M的存儲容量為4GB。