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随着大规模集成电路和处理器技术的不断进步,存储系统与计算核心之间的数据处理速度的差异明显的限制了整个计算系统性能的进一步提升,“存储墙”已经成为持续提升系统性能的关键瓶颈。以固态硬盘(Solid State Disk,SSD)为代表的非易失性存储器技术的应用为进一步提升存储系统的效能提供了新的思路。虽然固态硬盘具有高访问速度、低功耗等优点,但是缺点也尤为明显,包括读写不对称,闪存块的擦除次数有限等。本文主要研究NAND固态盘设计中的缓存区管理策略和磨损均衡算法,以提高固态盘读写性能和寿命。针对固态硬盘的读写不对称问题,本文设计了一种基于访问特性的写缓存管理策略(Access-Characteristic Write Buffer Management,ACWB)。ACWB 将 ISSP(Incremental Step Pulse Program)的快读快写模式和写缓存结合起来,并采用新颖的访问特性识别方式将访问请求分为只读、只写和交错三种类型。对于只读只写页会直接下放到Flash当中,并采用快读快写模式降低访问延迟,对于交错页会存入写缓存中并直接在缓存中命中。缓存区内采用最小写比例置换算法剔除脏页,实验仿真结果表明,ACWB与BPLRU、BPLRU+两种缓存区管理算法从访问延迟、擦除次数、缓存命中率三个角度进行比较,该策略获得了很好的性能提升。针对固态硬盘的擦除次数有限问题,本文设计了一种基于权重堆排序的静态磨损均衡算法(Weighted Heap Sort Static Wear-Leveling Algorithm,WHWL)。WHWL设计了一种基于页数据访问频率和块擦除次数的权重计算方法,以提高合理目标块的命中率,避免多余的数据迁移操作发生。其次,设计了一种基于权重的堆排序目标块选择算法,能够加快目标块的筛选。实验仿真结果表明,与PWL和BET相比,在使用相同的映射机制条件下,WHWL能够提升固态硬盘寿命幅度可达28%、483%,整体磨损均衡度和迁移次数得到很大改善。