44、利用虚拟通道闪存管理问题实现移动设备中高效成本的NAND使用

利用虚拟通道闪存管理问题实现移动设备中高效成本的NAND使用

1. 引言

NAND闪存技术的发展为系统和用户提供了丰富的内存和存储空间。如今，闪存存储凭借体积小、抗冲击、低功耗和大容量等优势，结合通信技术的进步，让用户能在移动设备上享受多媒体、网页浏览等舒适的移动计算体验。NAND闪存容量的显著增加得益于内存工艺技术，特别是每个存储单元存储多位数据的能力提升，使得在相同物理尺寸下实现了更大的容量。

然而，闪存与其他类型的内存相比存在一些物理限制，如不支持原地更新，且闪存的编程和擦除操作不匹配。为解决这些问题，闪存转换层（FTL）应运而生，它负责管理文件系统逻辑地址和闪存物理地址之间的映射信息，通过非原地更新操作隐藏闪存的擦除操作。

尽管闪存容量大幅增加，但闪存的带宽并未相应提升，反而因内存技术的发展而下降。随着每个存储单元存储位数的增加，闪存页面的平均读取和编程时间变长，导致单个闪存接口的带宽降低。为解决这一问题，制造商将多个闪存芯片封装在一起，但这会增加硬件和固件的开销，提高设备的复杂度和成本。

为降低移动系统开发成本，同时保持相同的闪存存储容量，我们设计并实现了一种支持虚拟通道接口的高效成本FTL。通常，多通道NAND闪存管理需要独立的硬件通道，这会使主机控制器和NAND芯片变得复杂，增加开发成本。而我们的方法利用虚拟通道进行多通道闪存管理，虽然虚拟通道无法完全达到物理通道的性能，但在相同开发成本下，其对NAND闪存芯片的利用率高于单通道FTL。

在设计的虚拟通道FTL中，原始NAND芯片被虚拟划分为多个区域，每个区域分配给一个虚拟通道。对于每个虚拟通道，维护一个FTL映射表，并通过NAND设备接口对每个NAND区域进行操作，实现虚拟并