CN101667449A - 一种提高ssd随机写性能的方法 - Google Patents

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于治楼
李峰
姜凯
梁智豪
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Abstract

本发明公开了一种提高SSD随机写性能的方法，属于硬盘写性能领域，在Nand Flash芯片写控制流程及控制电路中，采取以下措施，使SSD写速度得以很大的提高：(1)将原本独立的SSD的存储介质Nand Flash芯片并行起来，共用Nand Flash芯片的控制逻辑，但分别使用各自的数据线；(2)根据NandFlash芯片的写操作工作原理，将写操作分为寻址、数据写入和ECC检测3个步骤，并组成一个3级流水线；(3)在流水线数据写入级中加入2个Nand Flash芯片的页大小的Buffer，作为写入数据缓冲。本发明和现有技术相比，SSD的写速度得到很大的提高。

Description

一种提高SSD随机写性能的方法
技术领域
本发明涉及硬盘写性能领域，具体地说是一种提高SSD随机写性能的方法。
背景技术
SSD(固态硬盘、Solid State Disk或Solid State Drive)，也称作电子硬盘或者固态电子盘，是由控制单元和固态存储单元(DRAM或FLASH芯片)组成的硬盘。固态硬盘的接口规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。
Nand Flash芯片是现在市场上主要的非易失闪存技术。Nand flash芯片的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。
SSD(固态硬盘)因为其存储介质为Nand Flash芯片，所以它便具有了与Nand Flash芯片相似优势：轻便、存储密度大、功耗低、抗震和温度适应范围宽。
虽然与传统硬盘相比，SSD的读写速度会快很多，但由于Nand Flash芯片的结构，其在做写操作时Nand Flash芯片会自动进行由页数据寄存器到内部存储单元的操作，这段时间为200us以上，是导致Nand Flash写操作较慢的主要原因。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种在Nand Flash的写控制操作及电路设计中，采取必要的措施，使得SSD的写速度得到很大的提高的一种提高SSD随机写性能的方法。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，包括Nand Flash芯片，在NandFlash芯片写控制流程及控制电路中，采取以下措施，使SSD写速度得以很大的提高：
(1)、将原本独立的SSD的存储介质Nand Flash芯片并行起来，共用NandFlash芯片的控制逻辑，但分别使用各自的数据线；
(2)、根据Nand Flash芯片的写操作工作原理，将写操作分为寻址、数据写入和ECC检测3个步骤，并组成一个3级流水线；
(3)、在流水线数据写入级中加入2个Nand Flash芯片的页大小的Buffer，作为写入数据缓冲。
并行的Nand Flash芯片个数为4个，它们受控于同一个的Nand Flash芯片的控制逻辑，每个Nand Flash芯片单独具有8位数据线，组成32位数据总线。
Nand Flash芯片的读写流程为：
(1)、当数据准备写入Nand Flash芯片时，Nand Flash芯片的控制逻辑向Nand Flash芯片送出控制信号；
(2)、数据经过32位数据总线准备写入Nand Flash芯片中；
(3)、通过Nand Flash芯片中的写判断逻辑兼顾4片Nand Flash芯片中的工作状态，检测Buffer是否为空，检测Nand Flash芯片与Buffer间的数据线是否空闲，写入数据；
(4)、ECC校验是否正确。
ECC是“Error Checking and Correcting”的简写，中文名称是“错误检查和纠正”。ECC是一种能够实现“错误检查和纠正”的技术。
Buffer是缓冲器，在数据传输中，用来弥补不同数据处理速率速度差距的存储装置。
本发明的一种提高SSD随机写性能的方法具有以下优点：通过Nand Flash芯片的并行连接，流水线操作以及增加写Buffer，Nand Flash芯片的写入速度得到很大提高，从而大大提高了SSD随机写入速度；因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为一种提高SSD随机写性能的方法的Nand Flash芯片的电路结构框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种提高SSD随机写性能的方法作以下详细地说明。
实施例：
本发明的一种提高SSD随机写性能的方法，包括Nand Flash芯片，在NandFlash芯片写控制流程及控制电路中，采取以下措施，使SSD写速度得以很大的提高：
(1)、将原本独立的SSD的存储介质Nand Flash芯片并行起来，共用NandFlash芯片的控制逻辑，但分别使用各自的数据线；
(2)、根据Nand Flash芯片的写操作工作原理，将写操作分为寻址、数据写入和ECC检测3个步骤，并组成一个3级流水线；
(3)、在流水线数据写入级中加入2个Nand Flash芯片的页大小的Buffer，作为写入数据缓冲。
并行的Nand Flash芯片个数为4个，它们受控于同一个的Nand Flash芯片的控制逻辑，每个Nand Flash芯片单独具有8位数据线，组成32位数据总线。
Nand Flash芯片的读写流程为：
(1)、当数据准备写入Nand Flash芯片时，Nand Flash芯片的控制逻辑向Nand Flash芯片送出控制信号；
(2)、数据经过32位数据总线准备写入Nand Flash芯片中；
(3)、通过Nand Flash芯片中的写判断逻辑兼顾4片Nand Flash芯片中的工作状态，检测Buffer是否为空，检测Nand Flash芯片与Buffer间的数据线是否空闲，写入数据；
(4)、ECC校验是否正确。
如附图1所示，4个Nand Flash芯片与8个Buffer间的数据线分别为Data[0:7]、Data[8:15]、Data[16:23]、Data[24:31]。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (3)

1、一种提高SSD随机写性能的方法，包括Nand Flash芯片，其特征在于在Nand Flash芯片写控制流程及控制电路中，采取以下措施，使SSD写速度得以很大的提高：
(1)、将原本独立的SSD的存储介质Nand Flash芯片并行起来，共用NandFlash芯片的控制逻辑，但分别使用各自的数据线；
(2)、根据Nand Flash芯片的写操作工作原理，将写操作分为寻址、数据写入和ECC检测3个步骤，并组成一个3级流水线；
(3)、在流水线数据写入级中加入2个Nand Flash芯片的页大小的Buffer，作为写入数据缓冲。
2、根据权利要求1所述的一种提高SSD随机写性能的方法，其特征在于并行的Nand Flash芯片个数为4个，它们受控于同一个的Nand Flash芯片的控制逻辑，每个Nand Flash芯片单独具有8位数据线，组成32位数据总线。
3、根据权利要求1或2所述的一种提高SSD随机写性能的方法，其特征在于Nand Flash芯片的读写流程为：
(1)、当数据准备写入Nand Flash芯片时，Nand Flash芯片的控制逻辑向Nand Flash芯片送出控制信号；
(2)、数据经过32位数据总线准备写入Nand Flash芯片中；
(3)、通过Nand Flash芯片中的写判断逻辑兼顾4片Nand Flash芯片中的工作状态，检测Buffer是否为空，检测Nand Flash芯片与Buffer间的数据线是否空闲，写入数据；
(4)、ECC校验是否正确。
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CN102073561A (zh) * 2011-01-26 2011-05-25 浪潮电子信息产业股份有限公司 一种固态硬盘写操作纠错的方法
CN102214482A (zh) * 2010-04-07 2011-10-12 中国科学院电子学研究所 高速大容量固态电子记录器
CN108920984A (zh) * 2018-07-06 2018-11-30 北京计算机技术及应用研究所 一种防克隆篡改安全ssd主控芯片架构

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