多层闪存存储系统可靠性优化研究

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基本信息

  • 批准号：
    61802272
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    19.0万
  • 负责人：
    黄敏
  • 依托单位：
    苏州大学
  • 学科分类：
    F0204.计算机系统结构与硬件技术
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As a semiconductor-based nonvolatile memory, NAND flash memory features non-volatility, low power-consumption, fast access time and shock-resistance. Therefore NAND flash memory has been widely used as the storage media in storage field especially test data storage field. MLC (Multi Level Cell) NAND flash devices can cost less and have higher storage density than SLC (Single Level Cell) NAND flash devices. Therefore, MLC flash devices have been widely adopted by the market, and have become the main stream NAND flash storage media. The dramatic improvements in the price and capacity of MLC NAND flash memory have been achieved by technological advances, such as the aggressive shrinking of process geometry and an increase in the number of bits stored in each memory cell. These technological advances inevitably degrade the reliability of MLC NAND flash storage system. .MLC NAND flash normally has three reliability issues: the rising BER (Bit Error Rate), the decrease of the lifetime and the data integrity issue during power loss. This project will optimize the reliability of MLC NAND flash storage system through these three aspects. By building models of BER and energy consuming model, we will design BER-aware data distribution technique, lifetime-aware parallelism method and high reliable backup method. This project will provide new directions for the research and application of MLC NAND flash.
闪存作为一种非易失性存储器件，相对于磁盘存储器具有功耗较低、访问速度更快以及良好的抗震特性等优点，因此在信息存储领域取得了广泛应用。其中，多层闪存由于存储密度为单层闪存数倍，成本较低，已经成为新型的主流闪存存储介质。但是，随着多层闪存存储容量及存储密度增加，基于多层闪存的存储系统可靠性问题日益突出。.多层闪存存储系统可靠性问题主要集中在以下三个方面：错误率升高、使用寿命降低及发生意外掉电时数据丢失问题。本项目拟从这三个方面优化基于多层闪存存储系统可靠性。通过建立多层闪存错误率模型及能耗模型，设计基于错误率感知的数据分布技术、提高使用寿命的并行访问技术及高可靠性的数据备份技术。本项目的研究成果将为基于多层闪存存储系统可靠性研究提供新的思路，为多层闪存应用提供支撑。

结项摘要

相比于传统的机械硬盘，闪存具有低功耗、访问速度快及良好的抗震性的优点。由于单层闪存已无法降低每比特成本来提高存储容量和存储性能，因此在高可靠性存储市场受到了限制。多层闪存的提出与出现，解决了存储容量和性能的问题，但是新的可靠性问题也随之出现，单层闪存到多层闪存结构的转变，除了单层闪存存在的可靠性问题外，由于多层闪存的结构又引入了新的可靠性问题。本项目通过分析多层闪存的结构特点，着重研究其使用寿命降低，错误率升高等成因，并提出解决方法。. 本项目是基础科学研究，多层闪存虽然降低了存储成本和提高存储容量，但也导致了其可靠性的下降。多层闪存可靠性问题主要表现在使用寿命降低、错误率升高的问题这两个问题。这些问题也是目前多层闪存存储系统和高可靠性存储系统领域中重要的前沿课题。本项目从延长使用寿命的角度出发，提出了严格顺序写的方法，对比于基准方案，平均降低了26.65%的擦除开销。从降低错误率的角度出发，提出一种智能迁移的方法，在500次和1000次擦除下，对比基准方案平均减少了8.54%和12.46%错误页数量。为了进一步降低错误率，提出一种渐进式存储方法，该方法通过对多层闪存存储结构特性，通过对数据进行冷热分离，进一步降低了错误率，但会引起部分的时间开销。

项目成果

期刊论文数量（5）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（7）
SSW: A strictly sequential writing method for open-channel SSD
SSW：开放通道SSD的严格顺序写入方法
  • DOI：
    10.1016/j.sysarc.2020.101828
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Journal of Systems Architecture
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    Yazhi Du;Jihua Gu;Zhongzhe Xiao;Min Huang
  • 通讯作者：
    Min Huang
Near-perfect Selective Photonic Crystal Emitter with Nanoscale Layers for Daytime Radiative Cooling
近乎完美的选择性光子晶体发射器，具有纳米级层，用于白天辐射冷却
  • DOI：
    10.1021/acsanm.9b01097
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    ACS Applied Nano Materials
  • 影响因子：
    5.9
  • 作者：
    Kaiqiang Yao;Hongchen Ma;Min Huang;Haipeng Zhao;Jiupeng Zhao;Yao Li;Shuliang Dou;Yaohui Zhan
  • 通讯作者：
    Yaohui Zhan
Multi-scale spectral feature extraction for underwater acoustic target recognition
水声目标识别的多尺度光谱特征提取
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2020.108227
  • 发表时间：
    2020-12-15
  • 期刊：
    MEASUREMENT
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Jiang, Junjun;Shi, Tuo;Xiao, Zhongzhe
  • 通讯作者：
    Xiao, Zhongzhe
All-dielectric unidirectional complementary media for transmission enhancement
用于增强传输的全电介质单向互补介质
  • DOI：
    10.1364/oe.408872
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Optics Express
  • 影响因子：
    3.8
  • 作者：
    Huang Min;Li Xun;Luo Jie
  • 通讯作者：
    Luo Jie
Interpretable features for underwater acoustic target recognition
水声目标识别的可解释特征
  • DOI：
    10.1016/j.measurement.2020.108586
  • 发表时间：
    2021-02-11
  • 期刊：
    MEASUREMENT
  • 影响因子：
    5.6
  • 作者：
    Jiang, Junjun;Wu, Zhenning;Xiao, Zhongzhe
  • 通讯作者：
    Xiao, Zhongzhe

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其他文献

工作倦怠、安全注意力与习惯性违章行为的关系
  • DOI：
    10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2016.06.004
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国安全科学学报
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  • 作者：
    牛莉霞;刘谋兴;李乃文;黄敏
  • 通讯作者：
    黄敏
基于龙头企业主导的农产品营销组织网络化模式探讨
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 作者：
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    黄敏
农业补贴政策对不同资源禀赋农户种粮决策行为影响机理研究——以江西省为例
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    刘滨;康小兰;殷秋霞;黄敏
  • 通讯作者：
    黄敏
云计算环境下一种基于双向拍卖的资源分配模型
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2013
  • 期刊：
    小型微型计算机系统
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  • 作者：
    王兴伟;王学毅;黄敏
  • 通讯作者：
    黄敏
一体化炼钢炉次计划模型与算法
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    郑秉霖;董红宇;王兴伟;黄敏
  • 通讯作者：
    黄敏

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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