NAND FLASH開始廣泛應用于星載存儲器,針對FLASH的數據高效管理成為該類存儲器研究的重要組成部分。本文以商用文件系統YAFFS2為基礎,結合空間應用的數據存儲特點,引入文件系統的概念對存儲器數據進行管理,制定了針對星載存儲器的數據管理方案,搭建了一個實際的星載存儲器對相應的管理方案進行了驗證。

1. 引言

在航天航空任務中，數據存儲占有重要的地位，高可靠的大容量數據存儲設備是衛星上 的關鍵設備之一。由于半導體存儲芯片具有高集成度、高存儲密度、低功耗、防腐防震等突 出優點，因而使用半導體存儲芯片作為數據存儲介質成為星載數據存儲設備的主流設計方案。NAND FLASH 作為一種優秀的半導體存儲芯片，同時具有掉電非易失的特性，而且它強調降低每比特數據的存儲成本，提供更高的存儲密度和更好的性能，是理想的數據存儲介 質。但NAND FLASH 自身具有一些特性，使得它不能像普通磁盤那樣進行操作[1]，因而需 要設計專門的文件系統來進行基于NAND FLASH 存儲器的管理，提高存儲器的可靠性和易 用性[2]。

本文的組織方式如下：第二節研究了空間應用的數據存儲特點，并提出了相應的星載存儲器硬件設計結構。第三節具體分析了YAFFS2[3]各個關鍵算法的優缺點，并針對空間應用提出了相應的修改方案。第四節實現了一個具體的空間存儲器系統，對第三節中的算法進行 了實驗驗證。最后第五節是對全文的總結。

2. 星載存儲器硬件結構

2.1 空間任務的數據存儲特點

隨著對地觀測技術的發展，對地觀測設備對星載存儲設備的要求越來越高。首先，數據存儲容量的要求逐步提高，各種觀測設備精度不斷增加，工作壽命不斷延長，隨之產生的數據量急劇增加，需要更高容量的存儲設備才能滿足要求；其次，數據存儲速率的要求較高，且需滿足實時性數據存儲功能。空間飛行器往往需要同時執行多種任務，產生高速的實時數據流，因而實時高效的數據處理能力是存儲器管理的重要能力之一；最后，數據存儲應具有很高的可靠性，由于空間環境的惡劣性，空間電磁波或者粒子輻射會造成存儲數據的損害，因而必須提供可靠的數據保護。

2.2 硬件結構的設計

根據空間數據存儲的特點，設計大容量存儲器硬件結構如圖 1 所示。

圖 1 存儲器硬件結構圖 由于單片FLASH 存儲容量有限，因而采用多片FLASH 組成存儲陣列，提升存儲器的總容量。