FAT文件系统在NAND Flash存储器上的改进设计
FAT文件系统在NAND Flash存储器上的改进设计(2008-04-07 16:59:54)
标签：杂谈
分类：技术天地
嵌入式系统的大量数据都存储在其F1ash芯片上。根据Flash器件的固有特性，构建一个适合管理NAND Flash存储器的FAT文件系统，并阐述具体的设计思想。该系统改进了FAT表和FRT表的存储方式，延长了存储器的使用寿命，提高了稳定性。
NAND Flash存储器是一种数据正确性非理想的器件，容易出现位反转现象，同时在使用中可能会有坏损单元。数据写入必须在李白的区块或者擦除后的区块巾进行，其底层技术要求以块为单位进行擦除(将“Oxff”写入到要擦除的存储块中)，再按页写入。Flash存储器的擦除次数是有限的，一般是100000次。当某块执行过度的擦除操作后，这一块的存储空间将会变为“只读”状态，不能再写入数据。根据以上特点，为了避免某些块的过度操作，而导致存储卡使用寿命降低，设计专门针对Flash存储器的文件系统是必要的。
1 NAND FIash存储器的特点
NAND Flash存储器的读取操作与普通SRAM存储器类似，可以随机读取，读出的速度也很快。芯片生产厂商规定存储空间的第1块必须是有效块，装载了出厂标识、系统配置等信息；而其他块可能在使用前就足坏块，需要在初次使用时进行坏块检测并标记，禁止数据写入，由于存储器每一块的内部结构都是相互独立的，坏块并不影响系统的操作。
在设计NAND Flash文件系统前，首先要了解其内部结构。目前市面上的NAND Flash芯片单片容量已高达lGB，存储器容量最高达4GB(由4片1GB的芯片封装而成)。知名的NAND Flash制造商有Samsung、Tashiba等公司。下面以Samsung公司的K9wAG08UlM为例，说明大容量NAND Flash芯片的组织结构。在K9WAG08U1M中，页(page)是最基本的组织单位。每页有2048+64=2112字节，64页构成一个块。(block)，每块的容量是(2048+64)×64=(128KB+4KB)，芯片共8192块，总存储容量为(128KB+4KB)×8192=lGB+32MB。存储器每页带有64字节的冗余字节。整个芯片共计32 MB的冗余空间，用于存放块信息和ECC校验码等。
2 FIash文件系统的应用特点
目前嵌入式设备的Flash文件系统主要有3种：M-Systems公司的TrueFFS、JFFSx以及唯一专门针对NAND F1ash设计的YAFFS。这3种Flash文件系统都引入了日志结构的思想，其巾JFFSx和YAFFS是代码开源的。
现在大多数嵌入式手持设备上的操作系统采用FAT文件系统
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