[發明專利]一種星載NAND FLASH型固態存儲器及分配存儲空間的方法

有效

• 申請號: 202010095054.6
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111324307B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發明（設計）人: 池騁;高亞南;邵明強;鄭艷;孫璐;周夢
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發明公開了一種星載NAND FLASH型固態存儲器，包括寫控制模塊、讀控制模塊、存儲模塊、可用簇隊列模塊和垃圾回收模塊；寫控制模塊和讀控制模塊均與簇隊列模塊關聯，垃圾回收模塊與存儲陣列模塊相關聯；可用簇隊列模塊為鏈表結構，隊列頭部磨損加權值最小，尾部磨損加權值最大，當需要使用可用空間時，從隊列頭部指針處獲取簇；垃圾回收模塊，用于在簇回收時，根據簇的地址的歷史使用屬性，計算該簇的磨損加權值，并將該簇地址插入至可用簇隊列模塊相應的位置中去。還公開了基于其分配存儲空間的方法，通過更新簇的寫入次數、回讀次數和擦除次數，最終使所有簇磨損加權值基本相近，使固態存儲器中的存儲空間均衡使用，從而大大增加存儲器的使用壽命。

技術領域

本發明屬于電子信息技術領域，具體公開了一種星載NAND FLASH型固態存儲器及分配存儲空間的方法

背景技術

對地遙感衛星(EOS)以獲取飛經地區的地面遙感信息并傳輸給地面用戶加以利用為目的。我國衛星用戶的地面數據接收站一般都位于我國境內，為了得到境外的地面遙感信息，就必須將衛星飛行在境外時獲取的地面信息暫時保存在星上大容量存儲器中，等衛星飛回國內時再通過天線傳輸給地面數據接收站。由于數據存儲量及回放碼速率的飆升和載荷數量的多樣化，使得星載固態存儲器必須具有對數據智能檢索和存儲空間隨機操作的能力，而存儲空間的隨機化操作，勢必會造成存儲空間的碎片化和存儲空間的不均衡使用。

國內外絕大多數的大容量星載固態存儲器使用NAND FLASH存儲器作為存儲介質。NAND FLASH存儲器具有容量大、以塊為單位擦除、以頁為單位讀寫、有寫入擦除次數限制、需先擦后寫、出廠有固定壞塊等特點。根據NAND FLASH存儲器的特點，其使用壽命主要為其寫入擦除次數，而衛星應用中對NAND FLASH存儲空間的不均衡使用，導致了其使用壽命的下降。

為了使星載存儲器滿足衛星使用要求，通常在設計時要求使用的NAND FLASH器件需滿足10萬次寫入/擦除次數。隨著電子技術的發展，NAND FLASH器件在存儲容量越來越大的同時，其寫入/擦除次數卻越來越小，最新TLC型NAND FALSH的寫入/擦除僅為300次，這與衛星對存儲容量和壽命越來越高的需求相矛盾。

發明內容

本發明的目的在于提供一種星載NAND FLASH型固態存儲器及分配存儲空間的方法，使固態存儲器中的存儲空間均衡使用，從而大大增加存儲器的使用壽命，降低單位存儲成本。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種星載NAND FLASH型固態存儲器，包括寫控制模塊、讀控制模塊、存儲陣列模塊、可用簇隊列模塊和垃圾回收模塊；

存儲陣列模塊，用于存儲數據；

寫控制模塊與存儲陣列模塊連接，用于給存儲陣列模塊寫入數據；

讀控制模塊與存儲陣列模塊連接，用于讀取存儲陣列模塊的數據；

寫控制模塊和讀控制模塊均與簇隊列模塊關聯，垃圾回收模塊與存儲陣列模塊相關聯；

可用簇隊列模塊為鏈表結構，包含頭部指針、尾部指針和隊列長度，根據各個簇的磨損加權值進行排序，隊列頭部磨損加權值最小，尾部磨損加權值最大，隊列長度為剩余可用容量；當需要使用可用空間時，從隊列頭部指針處獲取簇；

垃圾回收模塊，用于在簇回收時，根據簇的地址的歷史使用屬性，計算該簇的磨損加權值，并將該簇地址插入至可用簇隊列模塊相應的位置中去。

進一步，磨損加權值的大小用于反映該簇的使用情況。

進一步，存儲空間按照NAND FLASH存儲陣列組織結構分割為若干個以簇為基本單位的子空間。

進一步，簇最小為單個NAND FLASH塊，最大為8個NAND FLASH塊。