[發(fā)明專利]一種基于NAND FLASH的星載固存多源數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711239591.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108153487B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 方火能;袁素春;王琦;邵應(yīng)昭;璩澤旭
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 武瑩

1.一種基于NAND FLASH的星載固存多源數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)，其特征在于包括多源載荷數(shù)據(jù)流控制模塊、多源數(shù)據(jù)多文件地址管理模塊、系統(tǒng)信息表創(chuàng)建模塊、文件目錄表創(chuàng)建模塊、文件地址信息表創(chuàng)建模塊；其中：

多源載荷數(shù)據(jù)流控制模塊接收到固存記錄指令后，按照信源載荷數(shù)據(jù)種類分別建立獨立的FIFO緩存，每路信源數(shù)據(jù)通過獨立的FIFO緩存進行跨時鐘變換到本地時鐘；基于NANDFLASH按照頁讀寫、按照塊擦除的特點和固存可按照文件進行刪除的操作需求，構(gòu)建固存文件操作最小顆粒度為“塊”的數(shù)據(jù)流控制管理；通過對每路信源載荷數(shù)據(jù)的FIFO內(nèi)緩存數(shù)據(jù)量進行依次輪詢，若對應(yīng)某路FIFO內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)量大于NAND FLASH的最小頁操作N KB，則開始啟動讀取該路載荷數(shù)據(jù)所在的緩存FIFO；多信源數(shù)據(jù)根據(jù)載荷數(shù)據(jù)種類分別獨立的開辟緩存空間，緩存空間大小根據(jù)多源數(shù)據(jù)的總速率、讀取緩存速率以及每次讀取緩存的最小數(shù)據(jù)量共同來決定；通過數(shù)據(jù)輪詢調(diào)度，將對應(yīng)信源的緩存數(shù)據(jù)分時寫入到固存的存儲空間；每種信源數(shù)據(jù)分別構(gòu)建獨立的文件，并且每種信源數(shù)據(jù)在NAND FLASH存儲空間上分別占用獨立的塊區(qū)；n種信源同時輸入時分別建立對應(yīng)載荷類型的m個文件，n和m相等，每個文件在NAND FLASH存儲空間上分別占用獨立的存儲空間；

多源數(shù)據(jù)多文件地址管理模塊分為多文件的記錄文件管理和回放文件管理兩部分；在文件記錄時，將固存的存儲空間進行統(tǒng)一地址管理；在同時生成多個文件時，分別對各信源文件數(shù)據(jù)進行獨立的地址管理；針對M路信源數(shù)據(jù)輸入時，同時構(gòu)建的存儲地址表有M份，每份地址表由塊地址Addrblock和頁地址Addrpage組成；在對固存發(fā)送記錄的指令后，地址管理單元根據(jù)固存地址空間的使用情況，分別給每路信源數(shù)據(jù)分配一個初始的塊地址Addrblock，初始塊地址對應(yīng)的Addrpage地址均從0開始計數(shù)；每次前端FIFO輸出8KB數(shù)據(jù)時，均在地址管理單元中對應(yīng)文件的頁地址Addrpage增加1，直到計數(shù)到128時Addrpage跳轉(zhuǎn)到0，此時地址管理單元給該路載荷數(shù)據(jù)分配一個新的塊地址AddrNewblock；通過對每路信源數(shù)據(jù)寫入到存儲芯片時均構(gòu)建獨立的地址管理，實現(xiàn)每路信源數(shù)據(jù)對應(yīng)文件的地址鏈表建立；

系統(tǒng)信息表創(chuàng)建模塊，作為文件的系統(tǒng)信息表用來反映NAND FLASH存儲空間的概要屬性信息，包括固存中的總文件個數(shù)、任務(wù)執(zhí)行次數(shù)、總?cè)萘俊⒁延萌萘俊⒖捎萌萘俊K大小、頁大小；通過文件的系統(tǒng)信息表反映出存儲空間芯片及存儲的文件信息狀況；

文件目錄表創(chuàng)建模塊，用來記錄固存中某個具體文件的信息，其包括文件的狀態(tài)、任務(wù)號和信源號、文件號、文件大小、文件起始地址、文件的結(jié)束地址、文件的起始時間、文件的結(jié)束時間和預(yù)留；其中每生成一個文件，均對應(yīng)一個文件目錄表；

文件地址信息表創(chuàng)建模塊由三部分組成：上一個塊區(qū)地址、下一個塊區(qū)地址、塊區(qū)狀態(tài)；該表項紀(jì)錄了NAND FLASH當(dāng)前塊區(qū)的記錄狀態(tài)，其中每個塊區(qū)的狀態(tài)標(biāo)記了當(dāng)前塊區(qū)所在文件號，以及所在文件當(dāng)前操作的上一個地址和下一個地址；每個文件在NAND FLASH中占用的最小單位為一個區(qū)塊，在同一個時間t2時，只有一種信源數(shù)據(jù)寫入到固存中，并且基于上文描述的地址管理策略，存儲對應(yīng)的某一塊地址也只有一種信源數(shù)據(jù)；每次開始操作當(dāng)前的塊區(qū)時，更新對應(yīng)的地址信息表；結(jié)合文件目錄表和文件地址信息表，檢索出對應(yīng)文件所在固存的地址空間。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NAND FLASH的星載固存多源數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)，其特征在于：所述的多源載荷數(shù)據(jù)流控制模塊通過獨立的FPGA內(nèi)部緩存實現(xiàn)，每路信源的內(nèi)部緩存空間大于單位時間內(nèi)輪詢的載荷，并通過輪詢調(diào)度算法讀取每路緩存的數(shù)據(jù)；并讀取每路信源緩存的速率大于所有路信源的平均速率。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于NAND FLASH的星載固存多源數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)，其特征在于：所述的多源數(shù)據(jù)多文件地址管理模塊通過FPGA并行邏輯、FPGA內(nèi)置的硬核CPU或軟核CPU來實現(xiàn)，系統(tǒng)信息表創(chuàng)建模塊、文件目錄表創(chuàng)建模塊、文件地址信息表創(chuàng)建模塊通過FPGA內(nèi)置的硬核CPU或軟核CPU實現(xiàn)。