NAND FLASU在儲存測試系統中的應用

　　計算機技術(shù)的高速發(fā)展，存儲系統容量從過(guò)去的幾KB存儲空間，到現在的T8；乃至不久的將來(lái)要達到的PB存儲空間，其數據存取的能力在飛速擴展。隨之而來(lái)產(chǎn)生的SCSI、FC、SAN、iSCSI、IPStorage和數據生命周期管理等嶄新的領(lǐng)域，更給計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)賦予了蓬勃的生命力。存數性能的提升通常是通過(guò)在基礎結構上增加更多的物理磁盤(pán)驅動(dòng)數目或者采用更快轉速的磁盤(pán)驅動(dòng)器來(lái)完成。

　　機載存儲設備要求具有高的可靠性和高抗撞擊、抗震、防潮、耐高壓和承受高溫的特點(diǎn)，而磁盤(pán)驅動(dòng)器存取數據時(shí)有機械轉動(dòng)，其抗沖擊，抗震動(dòng)性不強，所以不適用于航空航天等惡劣環(huán)境下使用?；诎雽w存儲芯片閃存的固態(tài)存儲器(SSD)的出現很好的解決了以上問(wèn)題。SSD作為儲存介質(zhì)，沒(méi)有機械轉動(dòng)部件、存儲密度高、可靠性高、體積小、重量輕，并且抗震動(dòng)、抗沖擊、溫度適應范圍寬，具有很強的環(huán)境適應性，可以滿(mǎn)足苛刻條件下的數據儲存要求，因此，高性能大容量固態(tài)存儲器已成為軍用重大項目中的只要數據儲存方式。


1 NAND FLASH Memory的控制要求

1．1 NAND FLASI-1存儲器結構功能介紹

　　我們選用的是三星公司的K9K8G08UOM型FLASH芯片作為存儲系統的介質(zhì)，該款NAND F1ash存儲容量為8448Mbit，其中主數據區為8192M bit，輔助數據區為256Mbit，工作電壓為2．7V~3．6V，I／O端口的寬度為8位。NAND FLASH不同于NOR FLASH，NOR FLASH在出廠(chǎng)時(shí)不容許芯片有壞塊存在，而NAND FLASH容許成品中存在壞塊，這是NAND技術(shù)所特有的現象。

　　芯片內的8448M bit內存是按塊和頁(yè)的概念來(lái)組織的，一個(gè)FLASH存儲器包含8192塊(block)，每塊包含64頁(yè)(page)，每頁(yè)有2112 Bytes。芯片內具有一個(gè)容量為2112 Bytes的數據寄存器，稱(chēng)為頁(yè)寄存器，用來(lái)在數據存取時(shí)作為緩沖區，當對芯片內的某一頁(yè)進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，其數據首選被轉移到此數據寄存器內，通過(guò)數據緩沖區和芯片外進(jìn)行數據交換，以完成讀寫(xiě)功能。頁(yè)內的2112Bytes被劃分為2048 Bytes的主數據區和164 Bytes的輔助數據區，主數據區存放用戶(hù)數據，輔助數據區被用來(lái)儲存ECC(Error correction Code，錯誤校驗碼)、壞塊信息和文件系統相關(guān)代碼。其組織關(guān)系如圖1所示：

K9K8GOSUOM地址是通過(guò)復用8個(gè)I／O口送入芯片的。這樣的設計顯著(zhù)減少了芯片的管腳數目，并為系統升級帶來(lái)了方便。在CE和WP為低時(shí)，把WE置低可以把K9K8G08UOM的命令、地址和數據通過(guò)I／O口寫(xiě)進(jìn)去。數據在WE的上升沿寫(xiě)入芯片。命令鎖存使能(CLE)和地址使能鎖存(ALE)用來(lái)區分I／O口的數據是命令還是地址。K9K8G08UOM有1G字節地址空間，需要30位的地址，所以字節的地址需要五個(gè)周期依次送入：行低地址、行高地址、列低地址、列中地址、列高地址。頁(yè)的讀操作和編程操作都需要同樣的五個(gè)地址周期緊跟在相應的命令輸入之后。然而，在塊的擦除操作中，只要有三個(gè)地址周期。不同的操作通過(guò)往命令寄存器寫(xiě)不同的命令來(lái)區分。