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高速大容量NAND FLASH存储系统的设计与实现

李晴  
【摘要】:随着当今雷达等电子技术的迅猛发展,信号处理系统对高速实时的数据存储需求越来越强烈。因此,本文设计了一种以FPGA作为主控的高速、大容量NAND FLASH存储系统,以满足其日益增长的大带宽与大容量等高性能存储需求。 本文首先针对NAND FLASH存储系统的存储技术和高速互连技术进行了研究,提出了一种基于FPGA的高速大容量NAND FLASH存储架构。针对架构中的核心NANDFLASH存储阵列,采用多组、多通道的指令并行流水的控制方法,提高了存储系统的带宽与容量。并且针对多种高速存储的数据流通路,分别采用了SRIO、PCIE、1000MEthernet实现了系统对于数据、控制命令以及监控信号的信息传输。 其次,本文还针对坏块管理、ECC算法、均衡损耗和文件系统等关键存储技术进行了深入研究,极大地避免了故障坏块对存储性能的影响,有效地确保了存储系统的可靠性,延长了系统的使用寿命。 最后,本文采用业界领先的NAND FLASH存储颗粒以及芯片技术,应用基于FPGA控制的大容量存储架构,设计实现了一个容量可达1.5TB,写带宽950MBps,读带宽超过1GBps的高速大容量存储板卡,详细分析了其硬件架构以及内部的FPGA程序。融合多种高速互连技术,完成了板卡容量及带宽等性能的测试,经过计算其各项性能均能达到理论指标的90%。根据实际项目需求,本文应用此板卡的设计构建了一个高速数据采集存储系统,实现了系统在四种存储工作模式中数据的高速存储与实时控制,验证了高速、大容量NAND FLASH存储架构在系统平台设计中的可行性。


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