基于闪存的大容量存储阵列

摘要 大容量、高速度、高密度、低功耗、低成本、高可靠性和灵活性一直是星上记录设备信息存储技术的主要研究内容和追求目标。文中研究并实现了一种基于NAND型Flash的高速大容量固态存储系统，成果为实际研制应用于星的基于闪存的大容量存储器奠定了基础，具体较好的指导和借鉴意义。
关键词 记录设备；数据存储；大容量；NAND

基于NAND的高速大容量存储阵列，是作为高速大容量存储原理样机中200 MB速率存储板的部分，而高速大容量存储样机，是针对星载大容量实时存储需求而进行的前期演示研究。
高速大容量存储原理样机由高速接口、存储控制、存储阵列及通信母板组成，如图1所示。

存储控制器是系统的核心，分为存储控制一和存储控制二，两者都通过10／100 M以太网络与上位机通信，接收上位机的指令。其中控制一接收指令后产生高速数据源，通过高速数据接口传至控制二，在上位机的指令下从而完成高速数据缓冲、数据速率变换、存储阵列控制。存储控制二将收到的上位机命令进行处理后转发至存储板，存储板根据NFlash的特性进行编程存储。
文中研究重点是基于Nand Flash的200 MB速率存储板的设计与实现。电路设计和Verilog HDL程序，其编译、调试、综合、布线、配置和下载是在ISE 10．1开发平台下完成的，功能与时序仿真在Modelsim 6．2b平台下完成。
ISE是集成综合环境的简称，它作为Xilinx FPGA／CPLD的综合性集成设计平台，可以完成整个FPGA／CPLD开发过程，其集成的在线逻辑分析仪ChipScopePro更是在硬件设计验证方面起到了不可忽略的作用。

1 存储芯片的介绍
1．1 Nand闪存的选型
全球支持NAND技术闪存的生产厂商主要有Samsurrg、Toshiba、Fujistu等，其中Samsung呈现出比较突出的技术优势：容量大、存取速度快、体积小、成本低、芯片间的兼容性好，便于升级和更新。由于本系统对高速和大容量的需求，故选用K9WBG08U1M型4GNAND闪存作为存储阵列的存储芯片。
1．2 三星K9WBG08U1M型NAND闪存
NFlash内部包含了两个独立的K9KAG08UOM。其基本存储结构按页和块划分。K9KAG08UOM芯片每片共有8 192块，每块有64页，共有8 192 ×64=512页。每页中有4 000+128 Byte的存储单元，每片的容量约有4×512 kB=2 GB。因此，单片K9KAG08U1M的存储容量为4GB。