閃存陣列構(gòu)建與優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)研究
發(fā)布時(shí)間：2022-01-03 03:13
大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)容量、性能、能耗和可靠性的要求越來(lái)越高,但是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以磁盤為主的存儲(chǔ)系統(tǒng)性能與計(jì)算性能的差距卻越來(lái)越大。閃存具有非易失、性能高、功耗小、抗震性好等優(yōu)勢(shì),利用其構(gòu)建閃存陣列為提高存儲(chǔ)系統(tǒng)容量、克服存儲(chǔ)性能瓶頸和增強(qiáng)存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性帶來(lái)了契機(jī)。雖然閃存或者基于閃存的固態(tài)盤與磁盤從構(gòu)造和訪問(wèn)方式上都有很大區(qū)別,但是現(xiàn)有構(gòu)建陣列的方法大多來(lái)源于磁盤存儲(chǔ)系統(tǒng),沒(méi)有針對(duì)閃存的特性,不能很好地利用閃存的優(yōu)勢(shì)和改進(jìn)其不足。基于此,本文針對(duì)閃存特點(diǎn)研究了閃存陣列構(gòu)建及優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)。首先研究了閃存固態(tài)盤的性能優(yōu)化技術(shù);然后重點(diǎn)研究了基于固態(tài)盤的閃存陣列構(gòu)建及優(yōu)化技術(shù)。主要的工作及創(chuàng)新如下:1)提出了一種擴(kuò)展閃存固態(tài)盤內(nèi)部并行層次的雙頁(yè)訪問(wèn)模式閃存固態(tài)盤由很多閃存芯片組成,具有豐富的內(nèi)部并行,有效挖掘并利用這種并行是提升閃存固態(tài)盤性能的主要手段,也是固態(tài)盤具有比磁盤更好性能的重要原因之一。以往有很多研究從不同角度包括固態(tài)盤內(nèi)陣列組織、數(shù)據(jù)布局、請(qǐng)求調(diào)度等來(lái)挖掘、利用固態(tài)盤內(nèi)的這種并行。然而,目前固態(tài)盤內(nèi)部的并行被限制在plane層面。我們?cè)趐lane層面并行的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)展了固態(tài)...
【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
IDC對(duì)2020年云中數(shù)據(jù)量的預(yù)測(cè)
國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文 總之，大數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、對(duì)處理速度要求高、種類多樣、價(jià)值高等特存儲(chǔ)和處理這些數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量、性能和可靠性等方面都提出了。 1.1.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，特別是基于磁盤的外部存儲(chǔ)系統(tǒng)與計(jì)算系統(tǒng)存在較大差距。盡管近些年來(lái)，磁盤的容量越來(lái)越大，單位比特的成本越但是其延遲和吞吐率卻的改進(jìn)卻并不明顯。圖 1.2 顯示了計(jì)算機(jī) CPU，主延遲的發(fā)展趨勢(shì)。從圖中可以看出，近幾十年來(lái)，CPU 和主存的延遲都的改善，但是磁盤延遲的減少卻并不明顯。
著閃存也從作為磁盤的緩存逐步向替代磁盤的外部存儲(chǔ)轉(zhuǎn)變。k[23]提出了在數(shù)據(jù)中心的各個(gè)存儲(chǔ)層面，都將提供和使用相應(yīng)的閃存未來(lái)的應(yīng)用更加廣泛，場(chǎng)景更加多元化。 來(lái)，盡管其他各種非易失存儲(chǔ)器件也相繼出現(xiàn)，比如 PCM、FTT-RAM，RRAM 等，但是這些存儲(chǔ)器件在技術(shù)和工藝上都還不大規(guī)模產(chǎn)品化還有距離，所以短時(shí)間內(nèi)很難用于構(gòu)建大規(guī)模存儲(chǔ)解了閃存的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景后，下面將從閃存結(jié)構(gòu)特征著存在的問(wèn)題。 是一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的固態(tài)存儲(chǔ)器件，分為 NAND 型和 NO 類型容量大，成本相對(duì)較低，應(yīng)用更加廣泛，所以是本文研究提到的閃存均默認(rèn)為 NAND 型。閃存芯片組織結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所Chip Package）由多個(gè) die 組成，每個(gè) die 包含多個(gè) plane，一個(gè)（Block），一個(gè)塊里有多個(gè)頁(yè)（Page）。Page 是閃存讀寫的最盤中的扇區(qū)。相比磁盤，閃存因?yàn)槿コ藱C(jī)械部件，訪問(wèn)效率得時(shí)，其豐富的潛在并行性也是促進(jìn)其性能提升的關(guān)鍵因素。 Chip Package
本文編號(hào)：3565447
【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：130 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
IDC對(duì)2020年云中數(shù)據(jù)量的預(yù)測(cè)
國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文 總之，大數(shù)據(jù)具有規(guī)模大、對(duì)處理速度要求高、種類多樣、價(jià)值高等特存儲(chǔ)和處理這些數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量、性能和可靠性等方面都提出了。 1.1.2 存儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)，特別是基于磁盤的外部存儲(chǔ)系統(tǒng)與計(jì)算系統(tǒng)存在較大差距。盡管近些年來(lái)，磁盤的容量越來(lái)越大，單位比特的成本越但是其延遲和吞吐率卻的改進(jìn)卻并不明顯。圖 1.2 顯示了計(jì)算機(jī) CPU，主延遲的發(fā)展趨勢(shì)。從圖中可以看出，近幾十年來(lái)，CPU 和主存的延遲都的改善，但是磁盤延遲的減少卻并不明顯。
著閃存也從作為磁盤的緩存逐步向替代磁盤的外部存儲(chǔ)轉(zhuǎn)變。k[23]提出了在數(shù)據(jù)中心的各個(gè)存儲(chǔ)層面，都將提供和使用相應(yīng)的閃存未來(lái)的應(yīng)用更加廣泛，場(chǎng)景更加多元化。 來(lái)，盡管其他各種非易失存儲(chǔ)器件也相繼出現(xiàn)，比如 PCM、FTT-RAM，RRAM 等，但是這些存儲(chǔ)器件在技術(shù)和工藝上都還不大規(guī)模產(chǎn)品化還有距離，所以短時(shí)間內(nèi)很難用于構(gòu)建大規(guī)模存儲(chǔ)解了閃存的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景后，下面將從閃存結(jié)構(gòu)特征著存在的問(wèn)題。 是一種基于半導(dǎo)體技術(shù)的固態(tài)存儲(chǔ)器件，分為 NAND 型和 NO 類型容量大，成本相對(duì)較低，應(yīng)用更加廣泛，所以是本文研究提到的閃存均默認(rèn)為 NAND 型。閃存芯片組織結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所Chip Package）由多個(gè) die 組成，每個(gè) die 包含多個(gè) plane，一個(gè)（Block），一個(gè)塊里有多個(gè)頁(yè)（Page）。Page 是閃存讀寫的最盤中的扇區(qū)。相比磁盤，閃存因?yàn)槿コ藱C(jī)械部件，訪問(wèn)效率得時(shí)，其豐富的潛在并行性也是促進(jìn)其性能提升的關(guān)鍵因素。 Chip Package
本文編號(hào)：3565447
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