嵌入式系统中的Flash存储管理分析与设计

论文摘要

Flash存储器因其体积小、容量大、成本低、掉电数据不丢失等一系列优点,已逐步取代其它半导体存储器件而广泛应用于MP3、存储卡、手机、PDA等移动电子产品中,成为嵌入式系统中主要数据和程序载体。但是,通用文件系统不能直接应用于Flash存储器,需要通过闪存转换层将Flash模拟为一个磁盘设备,建立Flash文件系统。然而,由于Flash读写存储的编程特点,有必要对其进行存储过程管理,以使其数据存储性能得以改善。论文分析了Flash文件系统的结构及实现形式,深入研究了NAND Flash存储管理技术,包括地址映射、损耗均衡算法、垃圾回收策略、坏块管理、掉电保护,并提出将Flash存储管理技术分层实现的软件结构,旨在研究和开发一套实用的可用于NAND Flash的存储管理模块,并在实际产品中得到应用。本文以TRI公司的基于NOR Flash的Flash管理软件FMM为例,详细介绍了嵌入式系统中如何根据Flash的物理特性来进行Flash存储管理,并在此基础上对其数据存储方法进行了改进。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统简介
• 1.1.1 嵌入式系统定义
• 1.1.2 嵌入式系统应用
• 1.1.3 嵌入式系统特征
• 1.2 设计目的
• 1.3 论文结构
• 第二章 Flash 存储器
• 2.1 Flash 存储器概述
• 2.2 Flash 存储器芯片
• 2.2.1 Flash 存储器芯片分类
• 2.2.2 Flash 存储器共性
• 2.3 本章小结
• 第三章 Flash 文件系统管理
• 3.1 文件系统分类
• 3.1.1 现有的通用文件系统存在的问题
• 3.1.2 Flash 文件系统特点
• 3.2 Flash 文件系统的实现方式
• 3.3 本章小结
• 第四章 Flash 存储管理
• 4.1 接口设计
• 4.1.1 逻辑接口设计
• 4.1.2 物理接口设计
• 4.2 地址映射
• 4.3 损耗均衡
• 4.3.1 损耗均衡算法的必要性
• 4.3.2 损耗均衡算法描述
• 4.3.3 基于阈值控制的损耗均衡算法设计
• 4.3.4 内存受限环境下的损耗均衡机制设计
• 4.3.5 超大容量Flash 损耗均衡算法研究
• 4.4 垃圾回收
• 4.5 掉电保护
• 4.5.1 物理存储层面的掉电保护机制
• 4.5.2 文件系统层面的掉电保护
• 4.6 坏块管理
• 4.7 本章小结
• 第五章 FMM 管理系统
• 5.1 FMM 系统介绍
• 5.1.1 FMM 存储空间管理
• 5.1.2 FMM 系统中扇区划分
• 5.1.3 空间映射表
• 5.2 FMM 功能划分
• 5.2.1 格式化模块
• 5.2.2 初始化模块
• 5.2.3 存取模块
• 5.2.4 空间整理模块
• 5.3 FMM 的性能结论
• 5.4 针对于FMM 的数据存储改进方法
• 5.4.1 流程图简介
• 5.4.2 程序运行
• 5.5 结论
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表的论文
• 致谢