NAND FLASU在儲(chǔ)存測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，存儲(chǔ)系統(tǒng)容量從過(guò)去的幾KB存儲(chǔ)空間，到現(xiàn)在的T8；乃至不久的將來(lái)要達(dá)到的PB存儲(chǔ)空間，其數(shù)據(jù)存取的能力在飛速擴(kuò)展。隨之而來(lái)產(chǎn)生的SCSI、FC、SAN、iSCSI、IPStorage和數(shù)據(jù)生命周期管理等嶄新的領(lǐng)域，更給計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)賦予了蓬勃的生命力。存數(shù)性能的提升通常是通過(guò)在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上增加更多的物理磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)數(shù)目或者采用更快轉(zhuǎn)速的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成。

　　機(jī)載存儲(chǔ)設(shè)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(qū)動(dòng)器存取數(shù)據(jù)時(shí)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，其抗沖擊，抗震動(dòng)性不強(qiáng)，所以不適用于航空航天等惡劣環(huán)境下使用?；诎雽?dǎo)體存儲(chǔ)芯片閃存的固態(tài)存儲(chǔ)器(SSD)的出現(xiàn)很好的解決了以上問(wèn)題。SSD作為儲(chǔ)存介質(zhì)，沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、存儲(chǔ)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(yīng)范圍寬，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，可以滿(mǎn)足苛刻條件下的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存要求，因此，高性能大容量固態(tài)存儲(chǔ)器已成為軍用重大項(xiàng)目中的只要數(shù)據(jù)儲(chǔ)存方式。


1 NAND FLASH Memory的控制要求

1．1 NAND FLASI-1存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)功能介紹

　　我們選用的是三星公司的K9K8G08UOM型FLASH芯片作為存儲(chǔ)系統(tǒng)的介質(zhì)，該款NAND F1ash存儲(chǔ)容量為8448Mbit，其中主數(shù)據(jù)區(qū)為8192M bit，輔助數(shù)據(jù)區(qū)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(xiàn)象。

　　芯片內(nèi)的8448M bit內(nèi)存是按塊和頁(yè)的概念來(lái)組織的，一個(gè)FLASH存儲(chǔ)器包含8192塊(block)，每塊包含64頁(yè)(page)，每頁(yè)有2112 Bytes。芯片內(nèi)具有一個(gè)容量為2112 Bytes的數(shù)據(jù)寄存器，稱(chēng)為頁(yè)寄存器，用來(lái)在數(shù)據(jù)存取時(shí)作為緩沖區(qū)，當(dāng)對(duì)芯片內(nèi)的某一頁(yè)進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)，其數(shù)據(jù)首選被轉(zhuǎn)移到此數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，通過(guò)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和芯片外進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，以完成讀寫(xiě)功能。頁(yè)內(nèi)的2112Bytes被劃分為2048 Bytes的主數(shù)據(jù)區(qū)和164 Bytes的輔助數(shù)據(jù)區(qū)，主數(shù)據(jù)區(qū)存放用戶(hù)數(shù)據(jù)，輔助數(shù)據(jù)區(qū)被用來(lái)儲(chǔ)存ECC(Error correction Code，錯(cuò)誤校驗(yàn)碼)、壞塊信息和文件系統(tǒng)相關(guān)代碼。其組織關(guān)系如圖1所示：

K9K8GOSUOM地址是通過(guò)復(fù)用8個(gè)I／O口送入芯片的。這樣的設(shè)計(jì)顯著減少了芯片的管腳數(shù)目，并為系統(tǒng)升級(jí)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(shù)據(jù)通過(guò)I／O口寫(xiě)進(jìn)去。數(shù)據(jù)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(qū)分I／O口的數(shù)據(jù)是命令還是地址。K9K8G08UOM有1G字節(jié)地址空間，需要30位的地址，所以字節(jié)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(yīng)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(qū)分。