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大容量NAND Flash文件系统转换层优化设计张辉;晏益慧;罗宇【期刊名称】《计算机工程与科学》【年(卷),期】2011(33)4【摘要】Aiming at the limitations of the Flash file system of the NAND Flash Transition Layer (NFTL) on Large-scale Nand Flash Memory, the paper analyses the storage mechanism of NFTL, presents an improved algorithm and gives an implementation procedure in detail based on the vxworks embedded system platform. The result shows that the new NFTL greatly increases the the speed of read/write operation and shortens the mount time.%针对基于NAND Flash转换层(NFTL)架构的Flash文件系统在大容量NAND Flash设备上存在的性能不足,本文分析了NFTL的存储管理机制,基于vxworks嵌入式系统平台提出了对NFTL 模块的优化设计方法并进行了具体实现.实验表明,优化后的NFTL模块有效提高了文件系统的读写性能,缩短了加载时间.【总页数】5页(P81-85)【作者】张辉;晏益慧;罗宇【作者单位】国防科学技术大学计算机学院,湖南长沙,410073;解放军68304部队,陕西,渭南,710032;国防科学技术大学计算机学院,湖南长沙,410073;国防科学技术大学计算机学院,湖南长沙,410073【正文语种】中文【中图分类】TP316.2【相关文献】1.超大容量NAND Flash文件系统-YAFFS2在Linux下的实现 [J], 龙亚春;黄璞;吴胜2.嵌入式Linux下大容量Nand FLASH的YAFFS2文件系统构建 [J], 查启鹏;姚国良;张萌3.在Linux中实现大容量NAND Flash的YAFFS2文件系统 [J], 展中华;杜刚4.基于NandFlash文件系统的优化设计 [J], 王道新;刘玉5.大容量NAND Flash文件系统中的地址映射算法研究 [J], 时正;陈香兰;纪金松;龚育昌因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于CCCCS的Flash文件系统设计摘要在深入分析为开发提供的为源泉代码的基础上，介绍对自定义的文件和设备的操作方法；设计一个简易的文件系统，极大地方便了应用编程。
关键词文件系统1概述在开发的应用程序过程中，经常需要处理一些数据文件。
这些数据文件可以是实际采集到的数据集合，也可以是用模拟仿真软件产生的数据集合，一般是以文件的形式存放在主机磁盘上的。
一般的开发环境如的和都提供了标准操作文件格式，如打开一个文件"盘符\路径\文件名"，打开模式。
嵌入式系统一般都外挂。
我们希望能够和读写主机磁盘文件一样操作读写时序等问题，使应用编程人员可以把精力用在解决实际应用问题上，从而提供一个良好的编程接口。
同时，在需要键盘、串口等设备的系统中，也希望提供一个简易的接口，如从键盘得到一个键，只需作如下操作，在执行"","读"后，就可以用函数读入一个字符。
结合公司提供的开发环境针对3系列，针对5和6系列和实际开发经验，提供上述问题的解决方案，并成功应用到我们的产品中。
2文件操作机制公司为其3203系列提供了一个开发环境,配套的语言编译器提供了文件的标准操作。
在调试环境下，对主机硬盘文件的操作是通过标准的文件操作格式与主机的通信来完成的。
操作分为三个等级—、和。
在中，标准接口是和等函数；而中是和等函数。
这三个等级功能用三个表来实现—文件表、流表实质就是内存缓冲区索引和设备表。
文件的打开和关闭等基本属性在文件表中反应。
当打开一个文件时，文件表中便相应增加一个描述该文件的信息单元；同样，关闭一个文件时，该文件的信息单元从文件表中被删除。
流表提供了对文件的缓冲操作处理，缓冲区位置和大小等均在流表中记录。
一个文件对应一个流，即缓冲区。
对文件的读写就是对缓冲区的读写。
当缓冲区填满时，再一次性写入等设备中，避免了对的频繁操作，延长了的使用寿命。
设备包括、硬盘、键盘等在设备表中体现。
基于FLASH的嵌入式文件系统设计及应用的开题报告写作目的：本开题报告旨在介绍一种基于FLASH的嵌入式文件系统的设计及其应用的研究。
该研究主要针对嵌入式系统中文件存储效率低下、易丢失等问题，探讨如何构建一种高效可靠的文件系统，提升文件系统的稳定性和可靠性。
写作内容：本文主要从如下几个方面进行阐述：1. 嵌入式系统文件系统现状：介绍目前广泛采用的文件系统以及其存在的问题。
2. FLASH存储技术简介：阐述FLASH存储技术的基本原理及其特点。
3. 基于FLASH的嵌入式文件系统设计：详细介绍设计思路、实现方法及技术细节。
考虑到实际应用中可能会出现文件整理、文件查找、文件读写等复杂场景，本文还将介绍如何应对这些问题。
4. 嵌入式文件系统的应用：阐述该文件系统在实际应用中的优势和劣势，同时也将展示该文件系统的一些应用场景和案例。
5. 计划和成果预期：介绍本研究的计划安排以及成果预期。
写作计划：1. 预计撰写时间为2个月，初稿完成后再进行修改和优化。
2. 撰写时重点关注嵌入式系统的文件系统问题以及FLASH存储技术的特点，逐步完善文件系统设计并进行初步实验。
3. 在第三个月中，进行一定数量的测试、验证等工作，并对研究成果进行归纳总结。
4. 在第四个月中，进行最终完善和修改。
预期成果：1. 提出一种基于FLASH的嵌入式文件系统设计方案。
2. 证明该方案具有高效、稳定、可靠等优点。
3. 探究了该文件系统在实际应用中的不同应用场景，并给出对应的案例。
4. 通过实验验证，证明该设计的可行性和实用性。
5. 实现了该文件系统的基本功能，具有一定的市场推广价值。
基于NAND Flash的嵌入式文件系统的改进与优化
杨春林;雷航
【期刊名称】《计算机应用》
【年(卷),期】2007(27)12
【摘要】以NAND Flash为介质的嵌入式文件系统主要存在两方面的不足:启动加载过长、对磨损平衡考虑不足.针对这两点不足,实现了一个新的NAND Flash文件系统,它通过改变数据节点的管理,将文件的控制信息和数据信息分开存储,缩短了启动加载时间;通过在垃圾回收时使擦除块交替存储冷热数据,实现了各擦除块间的磨损平衡.
【总页数】3页(P3102-3104)
【作者】杨春林;雷航
【作者单位】电子科技大学,计算机科学与工程学院,成都,610054;电子科技大学,计算机科学与工程学院,成都,610054
【正文语种】中文
【中图分类】TP317
【相关文献】
1.基于 NAND Flash 的嵌入式文件系统设计 [J], 宋博;闫达远;张栋
2.基于Nand Flash的嵌入式Linux文件系统设计 [J], 唐玮;任世琦;郭彦涛
3.基于NandFlash的文件系统在嵌入式数控系统中的应用 [J], 董雪迪;赵东标
4.基于NANDFlash的嵌入式文件系统μC/FS的实现 [J], 姚顺;凌明
5.基于NANDFlash的嵌入式文件系统μC／FS的实现 [J], 姚顺;凌明
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《面向Flash设备的文件系统及相关嵌入式工具的研究与实现》一、引言随着嵌入式系统的广泛应用，Flash设备已成为现代电子设备存储的主要方式之一。
因此，研究和实现面向Flash设备的文件系统及相关嵌入式工具具有重要的实用价值和学术意义。
本文将重点讨论面向Flash设备的文件系统的基本原理和关键技术，以及相关嵌入式工具的实现。
二、Flash设备文件系统概述文件系统是计算机操作系统中的一个重要部分，负责存储和访问数据的组织方式。
针对Flash设备的特性，其文件系统设计应遵循以下原则：高效率、小开销、寿命均衡、可靠性及稳定性。
本文中提到的Flash设备文件系统主要基于Flash存储器特性进行设计，如擦除块大小固定、写入前需先擦除等。
三、Flash设备文件系统的关键技术1. 闪存映射技术：Flash设备采用映射表管理其逻辑地址和物理地址之间的关系，这称为闪存映射技术。
为了提高系统性能，减少写入次数，该技术需要在不影响用户的前提下持续优化映射算法。
2. 磨损均衡策略：Flash设备的写入次数与其寿命直接相关，因此需要设计一种磨损均衡策略来平衡每个存储单元的写入次数，从而延长整个存储系统的寿命。
3. 错误恢复机制：由于Flash设备可能因各种原因出现错误，因此需要设计一种有效的错误恢复机制来保证数据的可靠性和完整性。
四、相关嵌入式工具的实现1. 文件系统驱动开发：为了使操作系统能够有效地使用Flash 设备，需要开发相应的文件系统驱动。
这包括对Flash设备的读写操作、错误处理等功能进行实现。
2. 磨损均衡算法的实现：通过实现一种磨损均衡算法来控制不同Flash块的写入次数，从而实现磨损均衡的目标。
这种算法可以在设备层面或者文件系统层面实现。
3. 数据恢复工具：当Flash设备出现错误时，需要使用数据恢复工具来修复数据或从备份中恢复数据。
该工具需要实现多种错误检测和修复算法，以及数据的备份和恢复机制。
五、研究与实践为了验证本文中提到的理论和方法的实用性，我们在实验室环境中进行了一系列的实验和研究工作。
《面向Flash设备的文件系统及相关嵌入式工具的研究与实现》一、引言随着嵌入式系统技术的快速发展，Flash设备因其非易失性、高密度、低功耗等优点，在嵌入式系统中得到了广泛应用。
然而，传统的文件系统在面对Flash设备的特性时，存在着一些问题，如性能下降、数据丢失等。
因此，研究并实现适用于Flash设备的文件系统及相关嵌入式工具显得尤为重要。
本文旨在探讨面向Flash设备的文件系统的研究背景、意义及现状，同时介绍相关嵌入式工具的研发与实现。
二、Flash设备文件系统的研究背景及意义Flash设备以其独特的优势在嵌入式系统中得到广泛应用，然而其特性也给传统文件系统带来了挑战。
Flash设备的擦写次数有限、数据易丢失、写入速度较慢等特性，要求文件系统具备较高的性能、可靠性和稳定性。
因此，研究并实现适用于Flash设备的文件系统，对于提高嵌入式系统的性能、可靠性和稳定性具有重要意义。
三、Flash设备文件系统的现状及挑战目前，针对Flash设备的文件系统已经取得了一定的研究成果，如FATFS、YAFFS、eMMC4等。
这些文件系统在性能、可靠性和兼容性等方面都有一定的优势，但仍然存在一些挑战。
例如，如何提高写入性能、降低能耗、优化数据管理等方面仍需进一步研究。
此外，随着嵌入式系统的不断发展，对文件系统的需求也在不断变化，如支持更多文件格式、提高并发访问能力等。
四、面向Flash设备的文件系统的设计与实现针对Flash设备的特性及需求，本文设计了一种适用于嵌入式系统的文件系统。
该文件系统采用日志结构化设计，以提高写入性能和可靠性；采用垃圾回收机制，以延长Flash设备的寿命；支持多种文件格式和并发访问，以满足不同应用场景的需求。
在实现过程中，我们采用了C语言进行编程，并利用了嵌入式系统的硬件资源，如CPU、内存、存储器等。
五、相关嵌入式工具的研发与实现为了更好地支持面向Flash设备的文件系统的研发与实现，我们开发了一系列嵌入式工具。
一种Flash文件系统的设计和实现
扶小飞;郑善贤
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2010(026)005
【摘要】介绍了AT45DB321B的特点、引脚功能、芯片的驱动方法.详细描述了基于它的文件系统的原理和设计,该文件系统采用三层结构设计,为应用系统提供了统一的,标准的接口函数.经过测试证明,该系统性能稳定,效果良好.
【总页数】3页(P174-176)
【作者】扶小飞;郑善贤
【作者单位】410012,长沙,湖南大学电气与信息工程学院;410012,长沙,湖南大学电气与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.5
【相关文献】
1.一种嵌入式Flash文件系统的设计和实现 [J], 谭小安;侯成刚;徐光华
2.一种嵌入式Flash文件系统在机顶盒上的设计和实现 [J], 许月玲;王宏远
3.一种基于NAND FLASH的FAT文件系统的研究与实现 [J], 张小进;罗海波
4.一种基于Flash设备的文件系统优化设计 [J], 王冬;杨琼
5.一种基于FLASH的智能卡文件系统的实现方法 [J], 马资道;魏贵鹏;谢演
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８３一种基于Flash 设备的文件系统优化设计王冬，杨琼（中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所，陕西西安710065）摘要：轻量级FAT 文件系统的兼容性强，但面向Flash 存储器时存在容量利用率低与可用寿命缩短的问题。
提出了FAT文件系统的优化设计：创建空闲队列、有效队列以及无效队列，分类管理FAT 表中各个簇的使用情况，以高效执行垃圾回收操作；每次从随机簇号开始查找空闲簇，从而实现簇对应的Flash 物理块之间磨损均衡。
关键词：FAT 文件系统；Flash 存储器；优化设计；垃圾回收；磨损均衡中图分类号：TP309.3文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）04-0083-02An Optimized Design of File System Based on Flash DeviceWang Dong,Yang Qiong(Xi'an Aeronautics Computing Technique Research Institute ，A VIC ，Xi'an 710065，China )Abstract:Lightweight FAT file system is highly compatible,but there are problems such as low capacity utilization and shorter available life.The optimized design of FAT file system is proposed.Firstly,creating idle queue,valid queue,and invalid queue,then it can classify and manage the usage of each cluster in FAT.The idle clusters are searched from random cluster number each time to achieve wear leveling between the flash physical blocks.Key words:FAT file system ；flash memory ；optimized design ；garbage collection ；wear leveling0引言伴随着越来越多的通讯类、消费类、控制类电子产品快速问世，嵌入式多媒体应用的数量也越发丰富。
为应对复杂的数据管理，以闪存（Flash ）为典型代表的单芯片存储器性能与容量不断提升，但如果没有合适的文件系统支持，则无法有效发挥Flash 的能力。
Flash 芯片是当今主流的非易失性存储芯片，主要非为NOR Flash 与NAND Flash 两种：NOR Flash 主要用来存储代码以及部分数据，成本低，传输效率高，属于芯片内执行，但很低的写入与擦除速度大大影响了它的性能；NAND Flash 主要用来存储大容量数据，具有高写入和高擦除速度，但必须开发驱动程序。
嵌入式文件系统设计要额外考虑到电子设备等嵌入式系统运行时存在电源电压不稳定与突然断电，这对文件系统可靠性的要求更为严格。
此外，通用文件系统常用于硬盘等标准块设备之上，而考虑到Flash 具有先擦后写、不能反复写同一页的特征，需要进行优化设计。
本文介绍了常用的Flash 文件系统，分析了FAT 文件系统在使用Flash 设备时容量利用率低与可用寿命缩短的问题[1]，然后提出了优化设计：分类管理FAT 表中各个簇的使用情况，实现垃圾回收的高效执行；每次在FAT 表中生成随机簇号开始查找空闲簇，实现Flash 存储器各个物理块之间的磨损均衡。
1概述1.1Flash 文件系统在Flash 存储器上构建文件系统有两种方式：使用块驱动程序，在驱动程序之上，运行一个通用文件系统，其提供了一个逻辑层到物理层的映射使得访问Flash 如同访问标准块设备一样；使用专用的文件系统，它能够不通过块驱动程序而工作。
但不论是采用哪种设计的Flash 文件系统，如表1所示，高效的垃圾回收与磨损均衡实现仍是研究的热点和难点。
JFFS 主要用于嵌入式Linux 。
JFFS2是RedHat 公司基于JFFS 开发的Flash 文件系统[2]，它主要是针对RedHat 公司的嵌入式产品eCos 开发的文件系统。
由于设计上的局限，JFFS2对大容量Flash 芯片的支持很难满足人们的要求。
例如，挂载时间会较长、当Flash 上的文件较多时，文件索引信息会占用很多内存等。
YAFFS 是专门针对NAND Flash 设计的嵌入式文件系统，目前有YAFFS 和YAFFS2两个版本，主要区别在于后者能够更好地支持大容量NAND Flash 。
与JFFS 相比，它减少了一些功能，因此速度更快，占用内存更少。
表1常用Flash文件系统对比FAT 文件系统是为Windows 操作系统设计的，目前已成为U 盘、MP3、存储卡等经常需要与PC 机交换数据的移动存储设备中使用最广泛的文件系统，其主要原因在于微软公司的Win-dows 操作系统对它的天然支持，而Windows 操作系统至今仍占据着桌面操作系统市场的主流。
就技术角度来说，FA T 文件系统不是很适合Flash 存储器，因为F A T 表和文件目录表需要频繁地更新，而Flash 的每一块都只能支持有限次的擦写。
所以本文优化FA T 文件系统使之更适用于嵌入式系统的Flash 存储器。
1.2存在问题对于FAT 文件系统，其主引导记录、文件分配表以及根目录这些关键数据集中存储。
如果不对Flash 设备进行有效的磨损均衡，存储关键数据的物理块寿命将大大缩短，造成可靠性降低。
此外，FAT 表涉及所有的读写等文件操作，对性能影响较大，而在Flash 设备上更新数据过程中会在块上产生很多无效页，如果不及时回收这些无效页，短时间内Flash 设备的空间将会被写满，但垃圾回收非常耗时，大大降低FAT 文件系统的整体性能[3]。
鉴于以上问题，需结合FAT 文件系统自身特征设计合理的垃圾回收与磨损均衡机制。
2垃圾回收优化设计常用的Flash 设备垃圾回收操作会记录并维护各个物理块的无效页，每次进行垃圾回收操作之前遍历记录以寻找最“脏”物理块进行无效页回收，这个遍历的过程很耗时，而考虑到FAT 文件系统的架构，其利用FAT 表来记录与维护各个簇的使用情况（空闲，有效，无效），天然的维护了整个空间的使用情况，只不过垃圾回收针对的是页，而FAT 文件系统针对的是簇[4]。
但对于FAT 文件系统而言，面向Flash 设备时，其单个2019（Sum.No 196）信息通信INFORMATION &COMMUNICATIONS2019年第4期（总第196期）８４电源无源滤波器设计刘婷婷，邓豹，贺莹（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710065）摘要：板级电源设计时往往会使用无缘滤波器进行滤波，所使用的无源滤波器主要包括RC 滤波、LC 滤波。
这些电路的共同目标是构成低通滤波器，达到通直流隔交流的作用。
但是在实际的电路中由于设计需求以及各种器件的寄生参数的影响导致滤波电路的设计变得非常复杂，本文通过计算以及仿真相结合，分析对比理想器件与实际器件的滤波差别，比较几种滤波器之间的差别，给出滤波器的选用方法，提高设计质量。
关键词：电源；无缘滤波；电感；电容中图分类号：TN713文献标识码：A 文章编号：1673-1131（2019）04-0084-030引言无源滤波器是PCB 板级电源滤波常用的电路，主要包括RC 滤波、LC 滤波。
电源滤波电路的共同目标是构成低通滤波器，达到通直流隔交流的作用，但在实际的电路中由于设计需求以及器件寄生参数影响导致滤波电路的设计变得非常复杂，本文将详细介绍此类滤波电路的原理以及设计方法。
1电阻、电感以及电容特性本文所介绍的无源滤波器中的器件涉及：电阻、电感以及电容，本章节主要分析这三种器件的特性以及寄生参数。
1.1电阻电阻器，主要就是由电阻体构成，但由于封装的存在所以存在较小的寄生参数。
理想电阻在全频段阻值相同，实际电阻器由于寄生参数的影响频谱曲线会发生变化：轴向引脚电阻在1GHz 有一个谐振点；贴片式电阻在5GHz 有一个谐振点。
电阻选型时，主要考虑的参数有：阻值精度要求、额定功耗及极限电压。
目前多数单板上面选用贴片式的电阻，1Ghz 以下基本不受寄生参数影响，可以按照理想电阻考虑；如果选用轴向引脚电阻，需要根据滤波频段来决定是否根据实际情况仿真分析。
1.2电感电感是储能元件，多用于电源滤波回路、LC 振荡电路、中低频的滤波电路等，其应用频率范围很少超过50MHz 。
电感簇通常是由多个页构成，簇的使用情况可以代表多个页的使用情况，不必额外单独记录其各个页的使用情况。
图1优化前后的垃圾回收性能对比根据FAT 表中维护的簇，可以将Flash 设备上所有空间分为三种队列：空闲队列维护没有数据的可分配簇；有效队列维护存储有效数据的簇；无效队列维护数据已经陈旧的簇。
三种队列同时代表了整个Flash 空间物理页的使用情况，方便针对Flash 设备的垃圾回收快速进行，其触发时机如下：写文件时，FAT 文件系统已无法从空闲队列分配足够的空闲簇；FAT 文件系统启动时，空闲簇的数目少于设定的空闲簇余量。
执行垃圾回收时，无需查找而直接从无效队列头部取出一个簇，然后回收其包括的所有无效页，提升垃圾回收的速率，如图1所示，在写入次数触发垃圾回收后，且显然优化后的垃圾回收性能较优化前的要好，使得单次写入耗时降低。
3磨损均衡优化设计Flash 设备的物理块具有擦除寿命，必须考虑各物理块之间的磨损均衡。
常用的Flash 设备磨损均衡通过记录各个物理块的擦除次数，定时将擦除次数较大的块数据交换到擦除次数较小的块上。
但考虑到FAT 文件系统每次分配空闲簇的策略，即从FAT 表头开始查找第一个空闲簇然后分配出去，该策略会导致位于表前部空闲簇对应的物理块被频繁使用，造成磨损不均衡的问题。
针对FAT 文件系统的分配策略，优化空闲簇的分配策略，为了保证分配空闲簇的平均性，每次生成一个合法范围内的随机簇号，从该随机簇号开始查找空闲簇。
如果未找到空闲簇，则再从FAT 表头开始查找空闲簇。
由于产生随机数的公平性，能够保证FAT 表内所有空闲簇被分配出去的概率相同，也同时保证了整个Flash 设备所有物理块的使用概率，达到了理想的磨损均衡效果。
4结语本文针对FAT 文件系统在使用Flash 设备时，存在容量利用率低与可用寿命缩短的问题，提出了优化设计：分类管理FAT 表中各个簇的使用情况，实现垃圾回收的高效执行；每次在FAT 表中生成随机簇号开始查找空闲簇，实现Flash 存储器各个物理块之间的磨损均衡。
