固態(tài)硬盤采用閃存芯片作為存儲介質(zhì),相比于以碟片為存儲介質(zhì)的機(jī)械硬盤,具有更高的讀寫性能。因此固態(tài)硬盤逐漸成為各種計算機(jī)的主流存儲設(shè)備,被廣泛應(yīng)用到從嵌入式設(shè)備、個人計算機(jī)到高性能計算機(jī)等系統(tǒng)之中。但是目前其單盤容量還是遠(yuǎn)小于磁盤。為提高固態(tài)硬盤的存儲容量,閃存芯片制造商致力于開發(fā)多級閃存以及3D堆疊技術(shù)。其中,多級閃存技術(shù)使得單個閃存單元中能夠存儲多比特數(shù)據(jù);而3D堆疊技術(shù)則通過縱向擴(kuò)展閃存芯片以增加閃存單元的體密度。然而多級閃存技術(shù)的使用也降低了閃存的可擦寫次數(shù)和增加了閃存的讀寫延時;3D堆疊技術(shù)也導(dǎo)致閃存的寫入方式發(fā)生重大改變。因此,針對新型高密度固態(tài)硬盤,通過挖掘其內(nèi)在特性優(yōu)化其壽命和性能,具有重要的學(xué)術(shù)意義和廣泛的應(yīng)用前景。利用閃存芯片的內(nèi)在并行性和異構(gòu)性,以延長固態(tài)硬盤壽命和提高其性能為目標(biāo),研究優(yōu)化方法,本文主要的研究內(nèi)容以及貢獻(xiàn)如下:針對閃存單元狀態(tài)的異構(gòu)性,設(shè)計比特翻轉(zhuǎn)策略改善閃存壽命。多級閃存技術(shù)在閃存單元中使用多種物理狀態(tài)以存儲多比特數(shù)據(jù)。MLC(Multi-Level Cell)閃存的閃存單元具有四種狀態(tài),這四種狀態(tài)與四種雙比特數(shù)據(jù)模式(‘00’,‘01’,‘10’...

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要內(nèi)容和貢獻(xiàn)
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
2 提高閃存可擦寫次數(shù)的比特翻轉(zhuǎn)策略
    2.1 MLC閃存單元特性
    2.2 探索應(yīng)用于MLC閃存的比特翻轉(zhuǎn)策略
    2.3 比特翻轉(zhuǎn)策略的實現(xiàn)框架
    2.4 效果評估
    2.5 小結(jié)
3 感知閃存頁類型差異的固態(tài)硬盤設(shè)計方法
    3.1 固態(tài)硬盤設(shè)計基礎(chǔ)及TLC閃存特性
    3.2 現(xiàn)有閃存頁分配策略在TLC固態(tài)硬盤上的缺陷
    3.3 感知閃存頁類型差異的固態(tài)硬盤設(shè)計——PA-SSD
    3.4 實驗平臺
    3.5 實驗結(jié)果
    3.6 小結(jié)
4 基于閃存頁類型的寫事務(wù)調(diào)度策略
    4.1 事務(wù)調(diào)度單元以及調(diào)度策略
    4.2 閃存頁類型對平均寫延時的影響
    4.3 PATS——基于閃存頁類型的寫事務(wù)調(diào)度策略
    4.4 效果評估
    4.5 小結(jié)
5 SLC閃存與并行度聯(lián)合感知的混合固態(tài)硬盤設(shè)計方法
    5.1 3D堆疊TLC閃存特性
    5.2 SLC-TLC混合的固態(tài)硬盤設(shè)計基礎(chǔ)
    5.3 對3D堆疊TLC固態(tài)硬盤的性能觀察
    5.4 SLC閃存與并行度聯(lián)合感知的混合固態(tài)硬盤——SPA-SSD
    5.5 HybridSim模擬器
    5.6 效果評估
    5.7 小結(jié)
6 總結(jié)和未來工作展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文目錄
附錄2 攻讀博士學(xué)位期間申請的發(fā)明專利
附錄3 常用術(shù)語與符號的含義



本文編號：4047881